Una possibile interpretazione dell’intercetta del KP

KP

L’intercetta del KP pu`o essere intesa come la composizione isotopica del va- pore quando w → inf. Se il campionamento del vapore acqueo descrive eventi di mescolamento turbolento, l’intercetta del KP pu`o dare informazioni sulla composizione isotopica della sorgente di vapore. Variando opportunamente i parametri δL e SST nell’equazione 2.49 si `e cercato di ottenere un valore di

δF medio uguale all’intercetta del KP (±errore standard della regressione).

Con valore medio di δF si intende la media di tutti i δF considerati nell’inte-

grazione del box model rappresentato in Figura 4.25. Le condizioni iniziali del modello sono state poste uguali al Dry End Member di sezione 4.2.3 e

cio`e w0 = 2.5 mmol mol-1 (RHSST=14% alle condizioni medie registrate du-

rante la campagna di campionamento, SLP=1016.28 hPa), δ18_O

0 = −34h

e δD0 = −260h. Trattandosi di un’integrazione numerica si `e scelto come

passo per l’integrazione RHSST=0.1%.

Figura 4.25: Box model utilizzato per stimare δF medio. δL e SST sono gli unici due

parametri fissi durante l’integrazione del modello.

Figura 4.26: δF medio in funzione di δL e SST. L’area compresa tra le due bande nere

oblique rappresenta δ18

F O = −11.8 ± 0.4h (sinistra) e δFD = −80 ± 4h (destra).

Sono quindi state costruite le mappe di Figura 4.26 dove viene mostrato l’an- damento di δF medio in funzione delle variazioni di δLe SST. Se si considerano

le condizioni di SST media della laguna registrate durante i campionamenti (SST=16➦C) la composizione isotopica della sorgente di vapore dovrebbe es- sere pari a -4.25h e -22.6h per δ18

LO e δLD, rispettivamente. Questi valori

sono molto distanti dalla composizione isotopica media che si pu`o registra- re nel Mar Mediterraneo ma sono compresi nei valori superficiali misurati

per la Laguna di Venezia, come visibile nel capitolo 9. Come gi`a visto nelle precedenti sezioni, questo tipo di analisi risente del punto debole legato alle condizioni iniziali cui si pone il modello. Facendo infatti partire l’integra- zione da RHSST=0%, ossia considerando solo vapore originato localmente e

senza altro contributo, la composizione isotopica della sorgente di vapore di- venta δ18

L O = −1.0h e δLD = 3h. Questi valori sono poco realistici e non

sono mai stati registrati nelle precipitazioni o nelle acque superficiali intorno all’area di campionamento.

Figura 4.27: Evoluzione della composizione isotopica del vapore in due masse d’aria riempite con un flusso di vapore medio pari a δ18

FO = −11.8h e δFD = −80h con

condizioni iniziali diverse (le frecce indicano il verso dell’incremento di RHSST). La linea

rossa continua ha condizioni iniziali pari a RHSST=0%: la sua sorgente di vapore `e δL. La

linea rossa tratteggiata ha condizioni iniziali pari a RHSST=14%, δ18O0= −34h e δD0=

−260h: la sua sorgente di vapore `e δLBG. L’ellisse verde rappresenta la distribuzione

delle precipitazioni registrate nel sito di campionamento (possibile sorgente del vapore). L’ellisse blu rappresenta la composizione isotopica delle acque marine dell’alto Adriatico (Gattacceca et al., 2009; Stenni et al., 1995). Si riportano inoltre le rette DBF e GWML come riferimento.

Si riporta nel grafico di Figura 4.27 l’evoluzione della composizione iso- topica del vapore nelle due masse d’aria (condizioni iniziali RHSST=0% e

RHSST=14%, rosso continuo e rosso tratteggiato, rispettivamente) sul piano

δ18_{O-δD. Le due potenziali sorgenti di vapore, che si trovano lungo la retta}

li RHSST = 0% e RHSST=14%, rispettivamente. Come si pu`o osservare, il

valore finale calcolato per la linea tratteggiata `e molto simile alla composi- zione isotopica media mentre il valore finale calcolato per la linea continua rappresenta il limite superiore che i campioni di vapore non superano sulla retta DBF17<sub>. L’informazione importante che emerge da questo grafico `e che</sub>

il vapore che va a mescolarsi con il Dry End Member `e originato da una sorgente con composizione isotopica intermedia tra l’acqua di mare e le ac- que dolci. Questo risultato `e compatibile con vapore prodotto da un largo espandimento di acque di transizione.

Capitolo

5

Analisi in continuo della composizione

isotopica del vapore: Marzo 2017

La campagna di campionamento del vapore acqueo 2015-2016 ha evi- denziato come nel periodo primaverile la composizione isotopica del vapore sia soggetta ad ampie variazioni nell’arco di poche ore/giorni. Il mese di Marzo 2017 `e stato quindi scelto come caso di studio per evidenziare processi a scala sub-giornaliera che influenzano la com- posizione isotopica del vapore acqueo nel PBL lagunare. La com- posizione isotopica del vapore `e stata misurata in continuo per 21 giorni con la tecnica CRDS. Il periodo d’interesse `e caratterizzato da periodi con ampie oscillazioni della composizione isotopica del vapore (minimo-massimo 14h e 38h per δ18_{O e d, rispettivamente)}

e da un periodo (circa 5 giorni) in cui tali oscillazioni si smorzano sensibilmente. L’andamento del ciclo giornaliero della composizione isotopica del vapore, sul piano δ18_{O - d, viene messo in relazione a}

tre fenomeni principali: il mescolamento con aria dall’alta troposfe- ra durante il mattino (abbassamento del rapporto di mescolamento ed aumento dell’eccesso di deuterio), l’aggiunta di vapore acqueo di origine marina durante il pomeriggio (aumento del rapporto di me- scolamento), il raggiungimento del punto di rugiada durante la notte (diminuzione dell’eccesso di deuterio ed aumento dell’umidit`a rela- tiva). Un’ulteriore relazione viene individuata tra la composizione isotopica del vapore e l’andamento della marea astronomica. Con l’analisi in continuo la relazione tra il regime di brezza (velocit`a e direzione del vento) e l’eccesso di deuterio risulta evidente.

Negli ultimi anni `e cresciuto notevolmente l’interesse verso la geochimica iso- topica del vapore acqueo grazie al perfezionamento della tecnica CRDS che `e, allo stato attuale della ricerca, la migliore tecnologia disponibile in questo campo. A differenza dell’analisi con le trappole criogeniche, che richiedono tempi di acquisizione elevati, mediante CRDS `e possibile misurare la com- posizione isotopica del vapore acqueo praticamente in real-time. Lo studio della composizione isotopica del vapore a Venezia `e quindi stato arricchito da un’analisi in continuo mediante questa tecnica sfruttando lo strumento Picarro L1102-i del laboratorio di geochimica isotopica. Lo strumento `e sta- to opportunamente calibrato da un sistema costruito per questo scopo ed `e stato posizionato in parallelo alla linea di campionamento criogenico per effettuare alcuni test comparati. Poich´e lo strumento non `e disponibile per l’analisi in continuo per lunghi periodi di tempo ci si `e focalizzati sul periodo a cavallo tra l’inverno e la primavera del 2017. Come si `e potuto osservare nel capitolo 4 infatti, `e proprio in questo periodo che si osservano le variazioni pi`u ampie nella composizione isotopica del vapore. Il monitoraggio `e stato quindi effettuato tra l’8 e il 29 Marzo 2017, per un totale di 21 giorni di osservazione.

Grazie all’elevato numero di osservazioni ad elevata risoluzione tempora- le sono stati approfonditi quei processi orari e sub-giornalieri che erano stati solo accennati con l’analisi criogenica del vapore. Viene quindi dato ampio spazio allo studio della composizione del vapore come segnale modulato da diverse forzanti con frequenza giornaliera (giorno solare) o semi-giornaliera (maree astronomiche). In particolare, data l’importanza dell’instaurarsi del regime di brezza in tale periodo, la composizione isotopica del vapore viene studiata in funzione della variabilit`a della direzione del vento e in base alla determinazione delle aree sorgenti di umidit`a individuate con la diagnostica lagrangiana. Ne emerge che, in questo periodo dell’anno, la principale sor- gente di vapore acqueo non si trova all’interno della Laguna di Venezia e che durante la notte ed in particolari condizioni atmosferiche e di marea il vapore acqueo atmosferico entra in equilibrio isotopico con l’acqua della laguna.

5.1

Materiali e metodi

Il sistema di acquisizione del vapore in continuo `e posto in parallelo alla linea di campionamento criogenica mostrata nel capitolo 4. Si rimanda quindi alle sezioni 4.1.1 e 4.1.4 per una descrizione del sito di campionamento e dell’acquisizione dei principali parametri meteorologici, rispettivamente.