5.2 Risultati
6.2.1 Campioni di vapore e acqua superficiale della laguna
laguna
Si riportano in Tabella 6.2 la composizione isotopica del vapore e dell’acqua della laguna alle diverse quote di prelievo per i campionamenti in barca (22 Maggio 2015) e presso il molo di San Giuliano. Valore ed errore riportati per δ18O e δD alle quote 1, 2, 4 e 6 m sono media e deviazione standard
strumentale calcolate per 8 iniezioni dello stesso campione (CRDS), rispetti- vamente. I due campioni di vapore prelevati a 0.1 m invece sono stati mediati e come errore `e stata calcolata la semidispersione (|δ1− δ2| /2). L’errore per
l’eccesso di deuterio `e stato stimato dalle incertezze su δ18O e δD mediante
propagazione quadratica degli errori. Infine, per la composizione isotopica dell’acqua lagunare si riportano media e deviazione standard di 4 ripetizioni dello stesso campione (IRMS).
Si possono osservare differenze significative nella composizione del vapore alle diverse quote di campionamento, in particolare `e possibile notare che il vapore risulta sempre meno arricchito di isotopi pesanti man mano che ci si allontana dalla superficie d’acqua, in accordo con una distillazione tipo Rayleigh. Il campione prelevato contemporaneamente al Campus Scientifico risulta meno arricchito dei campioni prelevati presso la laguna, eccetto per il campionamento del 15 Luglio 2016.
Il campione prelevato vicino all’interfaccia acqua-aria presenta le incer- tezze pi`u elevate. In particolare, il campionamento del 20 Gennaio 2016 mostra incertezze pari a 0.5h e 12h per δ18O e δD, rispettivamente. Tale
dispersione potrebbe essere dovuta all’ingresso nella trappola di una piccola aliquota di spray marino, la zona del molo infatti era spesso soggetta al pas- saggio di piccole imbarcazioni che facevano compiere al sistema galleggiante forti oscillazioni.
I campioni d’acqua prelevati durante le diverse sessioni di misura mo- strano che la composizione isotopica dell’acqua superficiale pu`o assumere un ampio intervallo di valori. Il sito di campionamento di San Giuliano, infat- ti, `e molto vicino alla foce del fiume Marzenego. Valori pi`u negativi quindi
potrebbero essere indicatori della stato di marea (entrante e uscente) oppure di variazioni nella portata del fiume.
Tabella 6.2: Composizione isotopica del vapore (quote: 0.1, 0.2, 1, 2, 4 e 6 m) e dell’acqua della laguna (quote: -0.5 e 0 m) ottenute dai 4 campionamenti in laguna. I valori alla quota 6 metri si riferiscono al Campus Scientifico.
Data Quota Flusso δ18O ± SD δD ± SD d ± err RH
SST T SST (m) (l min-1) (h) (h) (h) (%) (➦C) (➦C) 22/05/2015 0.00 - -0.35±0.05 -1.5±0.1 1.2±0.2 - - 19.6 0.10 1.7 -15±0.8 -114.2±0.3 6±6 - - - 2.00 0.8 -16.6±0.2 -134±2 -1±2 58.6 16.6 - 4.00 0.8 -17.22±0.04 -132.7±0.7 5±1 - - - 20/01/2016 -0.5 - -0.55±0.02 -4.4±0.1 0.1±0.1 - - - 0.0 - -0.61±0.02 -4.8±0.1 0.1±0.1 - - 6.1 0.1 1.7 -18.3±0.5 -125±12 21±8 - - - 2.0 0.8 -20.48±0.02 -136.6±0.2 27.2±0.2 48.9 1.7 - 4.0 0.8 -20.68±0.06 -137.24±0.03 28.2±0.2 - - - 6.0 1 -21.82±0.05 -139±0.4 35.6±0.4 41.7 3.4 - 04/03/2016 -0.5 - -4.7±0.02 -13.8±0.1 23.8±0.1 - - - 0.0 - -5.54±0.02 -40.4±0.1 4±0.1 - - 10.8 0.1 1.3 -21.9±0.07 -149±2 26±2 76.7 17.1 - 2.0 0.8 -27.33±0.04 -199.6±0.3 19.1±0.4 52.5 15.8 - 4.0 0.8 -27.8±0.06 -205±0.5 17.4±0.5 45.7 15.1 - 6.0 1.0 -28.49±0.03 -210.3±0.8 17.6±0.8 57.4 9.4 - 15/07/2016 -0.5 - -4.69±0.02 -42.1±0.5 -4.6±0.5 - - - 0.0 - -4.89±0.02 -43.4±0.5 -4.3±0.5 - - 22.9 0.2 0.9 -19.5±0.1 -117±4 39±4 53.1 23.5 - 1.0 0.7 -19±0.1 -123.9±0.4 28.2±0.5 52.5 22.9 - 4.0 0.7 -19.8±0.1 -120.2±0.3 38.6±0.4 41.7 22.2 - 6.0 1.0 -18.1±0.1 -123.3±0.4 21.1±0.6 27.3 22.9 -
6.2.2
Profili di umidit`a
Poich´e il modello Craig-Gordon non definisce le quote dei tre strati limite dove avvengono i principali fenomeni di frazionamento (all’equilibrio e dif- fusivo) e mescolamento (turbolento), verranno analizzati in questa sezione i profili di umidit`a ottenuti per i campionamenti del 4 Marzo e 15 Luglio 2016. Questi due campionamenti sono stati effettuati in condizioni di vento molto differenti e cio`e con velocit`a del vento medie pari a 1.6 m s-1 e 6.70
m s-1, per il 4 Marzo e il 15 Luglio 2016, rispettivamente. Tali condizioni
sono approssimabili ai due regimi di vento visti in Figura 2.9, smooth regime e rough regime. Pertanto, da qui in poi, ci si riferir`a nel testo a queste due condizioni riferendosi al campionamento del 4 Marzo 2016 (smooth regime) e del 15 Luglio 2016 (rough regime). Vengono mostrati in Figura 6.4 gli andamenti temporali dei profili di umidit`a registrati durante gli ultimi due campionamenti.
Figura 6.4: Andamenti dei profili verticali e del flusso di evaporazione (rosso continuo equazione 6.1, grigio tratteggiato COARE) per i campionamenti del 4 Marzo 2016, smooth regime (a) e 15 Luglio 2016, rough regime (b). L’origine degli assi orizzontali `e riferita all’inizio della sessione di campionamento.
Le tre misure simultanee di umidit`a (0.1, 2 e 4 metri), registrate ogni 5 se- condi, sono state interpolate da una funzione di tipo esponenziale, in modo da ottenere per ciascuna tripletta di osservazioni un intervallo di valori con- tinui per tutto l’asse verticale. L’immagine generata da tale operazione `e la mappa di colore riportata in alto nelle Figure 6.4a e 6.4b. Nota la pressio- ne atmosferica (SLP, misurata dalla stazione automatica di San Giuliano), l’umidit`a relativa `e stata convertita come rapporto di mescolamento [ppmv], proporzionale alla pressione di vapore (ea), in modo da per poter essere uti-
lizzata nel semplice modello di evaporazione (equazione 6.1) e per stimare la composizione isotopica del flusso mediante KP (sezione 2.3.5).
Come si pu`o osservare, i profili di umidit`a sono estremamente sensibili alle condizioni di vento. Per il campionamento del 4 Marzo 2016 ad esempio, un aumento di velocit`a del vento da 0.7 m s-1 a 2.5 m s-1 (indicato con una
freccia) `e correlato ad un incremento di umidit`a media lungo il profilo. Allo stesso modo, per il campionamento del 15 Luglio 2016, a t=2500s `e possibile osservare un improvviso abbassamento della velocit`a del vento con conse- guente abbassamento dell’umidit`a media lungo il profilo verticale. Il vento `e un fattore determinante per l’evaporazione in quanto la diffusione convetti- va, favorita dalla natura turbolenta del vento, `e diversi ordini di grandezza maggiore della diffusione molecolare. Tuttavia, per quanto riguarda i due campionamenti presentati in questo lavoro, la correlazione (R, Pearson) tra umidit`a a velocit`a del vento `e buona solamente nelle condizioni di smooth regime ed `e pari a 0.95, 0.79 e 0.86 per le quote 0.1, 2 e 4 m, rispettiva- mente7. In condizioni di rough regime tale correlazione scompare (R< 0.13).
Per quanto riguarda il flusso di evaporazione invece, si pu`o osservare dalle Figure 6.4a e 6.4b, che i due modelli presi in considerazione danno risulta- ti confrontabili. L’evaporazione stimata con il modello COARE (dati medi orari) `e leggermente maggiore rispetto a quella stimata con il modello ae- rodinamico di equazione 6.1, probabilmente perch´e quest’ultimo non tiene conto della componente radiativa (radiazione a onda corta e lunga incidente sulla superficie d’acqua) ma del solo gradiente di umidit`a e della sola compo- nente aerodinamica del vento. Integrando il segnale di evaporazione rispetto al tempo `e possibile stimare quale sia la quantit`a di vapore uscente dalla superficie d’acqua. Tale valore risulta essere 0.133 kg m-2 (t=7300s) per il
campionamento del 4 Marzo 2016 e 0.351 kg m-2 (t=5400s) per il campiona-
mento del 15 Luglio 2016. Se si assume che l’evaporazione su tutta la Laguna di Venezia sia confrontabile, durante i due campionamenti la laguna avrebbe ceduto all’atmosfera 6.7x107 e 3.1x108 kg, per il 4 Marzo e il 15 Luglio 2016,
7Le serie temporali sono state filtrate applicando una media mobile di 10 minuti per
rispettivamente. Nonostante questi numeri possano sembrare molto grandi, sono molto piccoli se confrontati con l’acqua evaporata globalmente da tutti gli oceani per la stessa unit`a di tempo, e cio`e ∼1x1014 kg (la Riviere, 1989).
Figura 6.5: Profili medi di umidit`a per i campionamenti del 4 Marzo e 15 Luglio 2016. Le linee tratteggiate sono il risultato delle regressioni di RHSSTin funzione della quota. Sono
riportate inoltre le equazioni delle regressioni e relativo coefficiente di determinazione.
Si riportano infine in Figura 6.5 i profili di umidit`a medi per i campio- namenti del 4 Marzo e 15 Luglio 2016. Utilizzando dei semplici modelli di regressione si `e stimato l’andamento di RHSST in funzione della quota.
Come si pu`o osservare, per il campionamento del 4 Marzo 2016, la funzio- ne che meglio si adatta all’andamento dei dati `e una funzione logaritmica (R2=0.99) che tende verso valori elevati di RH
SST al diminuire della quota.
In questo caso ci si aspetta che il 100% di umidit`a si raggiunga a ∼6x10-3m.
L’andamento verticale di umidit`a del 15 Luglio risulta invece approssimabile ad una parabola (R2=0.99) o ad una funzione lineare (R2=0.96). Tuttavia,
per entrambe le funzioni, l’andamento non consente di stimare a che quota si raggiunga il 100% di umidit`a. Evidentemente, le condizioni di vento del campionamento del 15 Luglio 2016 hanno rimescolato maggiormente lo strato interessato dal campionamento.