Tramite la gestione della rete sismometrica ASAIN (Antarctic Seismographic Argentinean Italian Network) realizzata da OGS in collaborazione con l’Istituto Antartico Argentino (IAA) nell’ambito dei programmi antartici italiano (PNRA/OGS) ed argentino (DNA/IAA).
La rete ASAIN nel 2017 compie 25 anni di vita ed è costituita da 7 stazioni dislocate nella zona del Mare di Scozia, tra la Terra del Fuoco e l’Antartide. I dati sismologici antartici in tempo reale sono distribuiti liberamente e utilizzati da diversi centri sismologici internazionali tra cui USGS, ORFEUS e GEOFON.
PROSPETTIVE FUTURE
La ricerca polare è in forte crescita a livello globale a causa di tre processi differenti ma complementari:
• La crescente evidenza dell’importanza delle regioni polari nel cambiamento climatico;
• La necessità di conservare e proteggere le aree polari;
• La crescente presenza umana nelle regioni polari.
La ricerca nell’emisfero australe è radicata nell’azione di coordinamento internazionale dello SCAR a cui il contributo dei 43 paesi membri è assicurato dal vincolo politico del Trattato Antartico. La ricerca nell’emisfero boreale è stata definita in rapidissima crescita nel recente documento di Digital Science (International Arctic Research, a Pilot Report (2017)), rappresentando circa l’1% delle risorse globali per la ricerca scientifica, in cui la disciplina che beneficia delle maggiori risorse è quella delle Scienze della Terra, in cui figura l’Oceanografia.
Anche se le maggiori risorse provengono dagli stati membri del Consiglio Artico, il contributo degli stati Osservatori e degli stati non-membri è in continua crescita.
A livello nazionale la ricerca polare è garantita prioritariamente dal PNRA in attuazione della partecipazione italiana al Trattato Antartico, mentre la ricerca Artica è stimolata in virtù della partecipazione Italiana al Consiglio Artico come Osservatore e ha visto la recente istituzione da parte del MIUR della Comitato Scientifico per l’Artico (CSA). Un’importante dimostrazione dell’interesse italiano per la ricerca polare è il finanziamento da parte del MIUR a OGS della nuova nave per attività logistiche per il PNRA e di ricerca polare. Infine, l’interesse per la ricerca Artica è stato siglato dal Programma quinquennale High North dell’Istituto Idrografico della Marina Militare, che garantirà uno spazio di collaborazione scientifica in Artico con la nave idrografica Alliance.
Con la sua appartenenza formale alla CSNA, al CSA, al Tavolo Artico del MAEC, e con l’impegno di fornire la nuova nave polare, OGS si trova quindi nelle migliori condizioni per proporre la ricerca scientifica polare come uno dei pilastri delle proprie attività nel prossimo triennio ed a seguire.
STRUMENTI E METODOLOGIE
La ricerca polare di OGS è per sua natura altamente cross-disciplinare, abbracciando le 4 strutture scientifiche di OGS, e altamente dipendente dall’uso coordinato di molte infrastrutture. La nave oceanografica (OGS Explora e in futuro la nuova nave) consente l’applicazione delle principali metodologie di raccolta dati nel campo dell’oceanografia geologica, fisica, chimica e biologica, nonché della geofisica:
• Caratterizzazione acustica del fondale (batimetria, sub-bottom profiling);
• Campionamento (carotaggio a pistone, gravità, multi-corer, box-corer, benna);
• Prospezione sismica, e campi potenziali (gravimetria, magnetometria);
• Caratterizzazione delle masse d’acqua tramite Moorings oceanografici (temperatura, salinità, torbidità, ossigeno disciolto e velocità e direzione delle correnti di fondo) e Rosette (CTD, bottiglie Niskin e altra sensoristica);
• ADCP e termosalinometro.
Dove la strumentazione propria di OGS non copre le esigenze scientifiche, OGS collabora all’interno di programmi nazionali, internazionali o con collaborazioni bilaterali per accedere a infrastrutture strategiche quali:
• Navi da perforazione scientifica all’interno del programma IODP;
• Strumentazione per il campionamento del fondale con carote lunghe;
• Navi polari rompighiaccio (N.B. Palmer, BIO Hesperides, Polarstern);
• Nave Alliance in collaborazione con l’Istituto Idrografico della Marina.
Le infrastrutture e i laboratori di OGS utilizzati per la ricerca polare sono:
• Nave oceanografica;
• Seislab, centro di elaborazione dati sismici e batimorfologici e banca dati;
• Multi-sensor Core Logging Lab;
• Antarctic Seismic Data Library System (SDLS);
• Centro di Taratura e Metrologia Oceanografico (CTMO);
• Laboratori di biogeochimica, biologia e microbiologia;
• Laboratori tecnologici per l’oceanografia e per la geologia;
• HPC all’interno dell’infrastruttura PRACE.
Per le scienze polari OGS utilizza largamente la tecnica di modellazione numerica della circolazione oceanica, delle calotte polari, e della risposta litosferica all’evoluzione dei bacini oceanici e le tecniche di modellazione petrofisica ed inversione (Cat3D).
Per il triennio 2019-2021 OGS intende rafforzare la capacità di acquisizione di dati geofisici e di oceanografia geologica, fisica, chimica e biologica con l’utilizzo della nuova nave polare, che sarà dotata di soluzioni tecniche innovative rispetto all’OGS Explora (Posizionamento Dinamico, verricelli oceanografici dedicati, laboratori umidi e biologici) che miglioreranno sensibilmente la capacità di acquisizione dati. Verrà data continuità alla ricerca tramite la perforazione scientifica all’interno del programma IODP.
Verrà potenziato il Multisensor Core Logging Lab con un ‘image scanner’ in grado di effettuare la scansione dei parametri di colore del sedimento, e verranno implementate la capacità di modellazione del passato delle calotte polari (paleo-ice sheet modelling) all’interno di PRACE.
PRIORITÀ SCIENTIFICHE
Seguendo le indicazioni del documento “Dinamiche Climatiche dell’Ambiente Polare”1 OGS persegue come strategia di ricerca polare l’approccio multidisciplinare su entrambi i poli, con attività che implicano l’utilizzo delle infrastrutture dell’Ente e valorizzano il patrimonio dei dati esistenti in collaborazione con gli altri Enti ed Università italiane e straniere.
In particolare vengono identificate le seguenti priorità scientifiche:
1) Utilizzo di osservazioni con modelli numerici. È necessario migliorare e implementare
1 F. Colleoni, L. De Santis, A. Camerlenghi, B. Stenni, A. Spolaor, A. Bergamasco, G. Fusco, R. Sciascia, D.
Iovino, G. Spada, 2016. Dinamiche Climatiche dell’Ambiente Polare. Workshop sulle interazioni
ghiaccio-oceano-gli schemi fisici attualmente presenti nei modelli utilizzando osservazioni del clima attuale come ‘vincolo’ delle simulazioni numeriche (tramite tecniche statistiche, quali data assimilation per esempio) e validare i risultati ottenuti dagli stessi modelli a varie scale spazio-temporali (con dati attuali e passati della circolazione, dei margini continentali e delle calotte polari). A tal scopo, è di fondamentale importanza creare e sviluppare sinergie tra i vari gruppi impegnati nella raccolta di dati e osservazioni e i gruppi che si occupano di modellistica.
2) Interazione ghiaccio-mare e osservazioni dei processi attuali. I processi all’interfaccia ghiaccio-oceano pongono sfide dal punto di vista osservativo essendo zone di difficile accesso. I modelli climatici si sono dimostrati strumenti utili per individuare i siti di maggiore interesse per le osservazioni e la comprensione dei processi in atto (fusione sotto le ice shelves, variazioni nelle proprietà e dinamica delle masse d’acqua…). Nuove e ripetute osservazioni di questi ambienti sono necessarie per migliorare gli schemi implementati nei modelli numerici al fine di simulare l’evoluzione futura di questi ambienti, designati come tipping point del sistema climatico. Gli osservatori PNRA già attivi devono essere mantenuti e possibilmente rinforzati per continuare a raccogliere senza interruzioni lunghe serie di misure nei siti chiave.
3) Ricostruzione della dinamica glaciale durante transizioni climatiche. L’analisi dei registri paleoclimatici ottenuti da carote di ghiaccio e di sedimento marino, combinati a rilievi geofisici e morfobatimetrici mostra che il ritiro degli ice streams avviene con deposito di sedimenti nell’ambiente marino con tassi di accumulo di vari millimetri all’anno, con rilascio di acqua di fusione subglaciale e tramite rapide migrazioni della grounding line. L’influenza della circolazione oceanica su questi processi è stata osservata in Antartide, ma il suo ruolo sui processi di deglaciazione deve essere verificato con modelli numerici tramite simulazioni dell’evoluzione delle calotte polari artiche ed antartiche per periodi remoti. Le simulazioni dovranno basarsi su misure geodetiche attuali dell’isostasia glaciale e su indicatori glaciali e marini estratti da dati di perforazione e carotaggio e ricavati con tecniche di prospezione geofisica.
OGS intende mantenere la gestione di infrastrutture di interesse polari quali la nuova nave di ricerca polare, la Seismic Data Library System (SDLS) Antartica, la rete sismologica della Terra del Fuoco, e consolidare il ruolo nel campo della formazione a livello di dottorato di ricerca in Italia sia con il tutoraggio di tesi di dottorato che con l’offerta didattica in collaborazione con le Università di Trieste, Venezia e Siena.
2.2 Priorità geografiche di OGS per il triennio
2019-2021
Oltre allo specifico interesse per le aree polari di cui al punto 2.1.5, le attività di OGS saranno caratterizzate da azioni mirate verso le seguenti principali Regioni geografiche: Area mediterranea, Balcani e Mar Nero e Area dell’America Centrale e Meridionale.
L’area mediterranea rappresenta un hot spot in relazione ai cambiamenti climatici, nonché una delle zone maggiormente vulnerabili del pianeta dal punto di vista della pericolosità geologica e dei rischi ambientali, misurabili in termini di perdita di beni e servizi ecosistemici.
Inoltre, la posizione geografica dell’Italia è in grado di favorire ed accelerare l’attivazione di scambi di carattere scientifico con i Paesi che si affacciano sulla sponda Sud del Mediterraneo.
OGS partecipa da decenni a grandi progetti internazionali sul Mar Mediterraneo, spesso con ruoli riconosciuti di leadership scientifica, soprattutto nei campi della geologia/geofisica, dell’oceanografia sperimentale, della modellistica numerica, e della gestione di banche dati. Inoltre ospita, su delega del MIUR, il Segretariato Generale del Dialogo 5+5, il forum geopolitico del Mediterraneo occidentale; in tale ambito vengono organizzate importanti iniziative di alta formazione a supporto della creazione di nuovi lavori “blu”.
La posizione geografica di OGS è sicuramente strategica per i rapporti con l’area balcanica, grazie alla presenza a Trieste di importanti realtà scientifiche internazionali e al ruolo geopolitico del Friuli-Venezia Giulia rispetto all’Europa Centro Orientale e le regioni dei Balcani. OGS ha sviluppato e consolidato da sempre una stretta collaborazione con le istituzioni di ricerca, università e organismi internazionali nell’Area Balcanica. Le aree di maggior cooperazione sono nel settore sismologico ed oceanografico/biologico, volte ad azioni di monitoraggio e protezione transfrontaliere. Utilizzando la significativa capacità del territorio di attrarre e trattenere i talenti dalla regione balcanica, OGS inoltre promuove la partecipazione dei ricercatori di questi Paesi a far parte di progetti europei di reciproco interesse mediante l’attuazione di iniziative di Capacity Building (p.es. corsi di formazione mirati) e attività di mobilità, in accordo con la Central European Initiative (CEI).
La vittoria di Trieste nella candidatura ad ospitare il prossimo ESOF Euroscience- Open Forum nel 2020, implicherà una potenziata ed intensa attività di scambi scientifici proprio con i paesi dell’Europa centrale.
Per quanto riguarda l’area dell’America Centrale e Meridionale, OGS intende migliorare l’efficacia e l’efficienza delle collaborazioni internazionali sostenute dal Governo Italiano e locale nel settore della ricerca scientifica e tecnologica, e contribuisce allo sviluppo della conoscenza per la governance dell’ambiente, delle risorse energetiche e della sicurezza rispetto ai cambiamenti climatici e alle catastrofi naturali. OGS continuerà nel suo impegno nel programma TRIL – Training and Research in Italian Laboratories di ICTP- International Centre for Theoretical Physics, con Cuba, in progetti bilaterali finanziati del Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione internazionale in America Centro-Meridionale, in accordi di collaborazione prevalentemente destinati agli scambi culturali, e alla formazione di nuovi profili professionali e accademici. Nel triennio 2019-21, la programmazione prevede un incremento delle cooperazioni finalizzate alla gestione delle catastrofi naturali e delle risorse energetiche (come i progetti Desarrollo Local & Proteccion Ambiental (DeLP) con l’Argentina, RIESCA che coinvolgerà i paesi El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua, GEMEX col Messico, nell’ambito di EERA Joint Programme on Geothermal Energy del programma H2020) e accordi di sviluppo e ricerca in ambito oceanografico, biogeochimico e climatologico (con Messico, Ecuador, Cile e Argentina).