Idrosfera Marina
Geografia fisica - A.A. 2015/2016
Introduzione
n L’idrosfera marina (oceano globale) è una componente
caratteristica del nostro pianeta, di enorme importanza
geografica e ambientale.
n Oceani e mari contribuiscono a soddisfare i bisogni
dell’umanità come riserva alimentare, come giacimento
di materie prime, minerarie, come riserva e risorsa
d’acqua, come fonte di energia.
n L’idrosfera marina copre circa il 71% della superficie
terrestre e comprende il 96% dell’acqua disponibile
sulla Terra.
n Le caratteristiche delle acque marine sono oggetto di
studio dell’Oceanografia.
Introduzione
n Conformazione dei bacini oceanici
n Composizione chimica e le proprietà fisiche
delle acque del mare (ecosistema marino)
n movimenti delle acque marine (onde, maree,
correnti)
n Inquinamento delle acque marine
Le caratteristiche morfologiche e
geologiche del fondo marino
Oceani e mari differiscono sia per
aspetti geografici che per
caratteristiche geologiche.
• Gli oceani sono i bacini principali
di maggiori dimensioni (Oceano
Atlantico, Oceano Pacifico e
Oceano Indiano) e hanno fondali
movimentati da rilievi imponenti.
• I mari sono bacini secondari (mari
mediterranei, mari adiacenti) e
spesso giacciono su un basamento
di tipo continentale.
Le caratteristiche morfologiche e
geologiche del fondo marino
Le caratteristiche morfologiche e
geologiche del fondo marino
n Il fondo del mare presenta aspetti molto vari da luogo in luogo.
È allo stesso tempo possibile definire alcuni caratteri comuni
riscontrabili sia nei tre grandi oceani, sia nei mari dipendenti.
n La profondità media dei fondali si aggira intorno ai 3800m.
Questo dato si ricava dalla curva ipsografica dell’intera
superficie terrestre, ovvero una linea ondulata, costruita in un
sistema di coordinate cartesiane, che mette in evidenzia
l’estensione delle terre emerse e quella dei fondali marini alle
varie quote. In ascissa sono riportate le aree, tanto in valori
assoluti (in basso) che in percentuale rispetto all’estensione
totale della superficie terrestre (in alto); in ordinata le altezze e
le profondità, dalla vetta più elevata del rilievo emerso (a
sinistra) alla massima depressione abissale finora conosciuta (a
destra).
Le caratteristiche morfologiche e
geologiche del fondo marino
n Questa curva è in realtà una curva cumulativa in cui ad
ogni suo punto, il valore dell’ascissa indica l’estensione
di tutta la porzione di superficie che è compresa fra la
corrispondente quota dell’ordinata e l’altitudine
massima del rilievo terrestre. Dalla curva si può notare
che le terre emerse hanno il loro sviluppo ad altezze
inferiori ai 1000 m, mentre le zone molto elevate sono
complessivamente poco estese.
n Per quel che concerne i fondi marini hanno invece in
massima parte profondità che vanno dai 2000 ai 6000 m
sotto il livello del mare, ma anche in questo caso i valori
massimi sono limitati ad una ristretta estensione.
Le caratteristiche morfologiche e
geologiche del fondo marino
• Gli oceani, e in parte anche i mari, hanno un fondo molto
movimentato.
La curva ipsografica della superficie terrestre indica che
partendo dalle terre emerse e procedendo verso il mare
aperto, si susseguono tratti con andamenti diversi:
– la piattaforma continentale, con pendenza media del 2‰, con
modesta profondità (fino a -200m); la sua estensione è
variabile ed è maggiore in corrispondenza delle aree
continentali piatte, mentre è ridotta in prossimità delle
grandi catene montuose. La piattaforma continentale
presenta una superficie corrispondente a 7% dei fondali.
Le caratteristiche morfologiche e
geologiche del fondo marino
– la scarpata continentale, più ripida e meno estesa, e
raggiunge mediamente i 2000 m di profondità, ma è
leggermente più estesa della piattaforma continentale
coprendo il 9% del fondo marino.
– il rialzo continentale, costituisce il bordo inferiore della
scarpata e segna il passaggio al dominio oceanico vero e
proprio;
– i fondi oceanici veri e propri che raggiungono una
profondità di 6000 m e occupano un’area pari all’83%
della superficie sottomarina;
– le fosse (o abissi), coprono circa 1% della superficie e
comprendono le depressioni oltre i 6000m. Le ritroviamo
vicino al margine dei rilievi sia emersi che sottomarini.
Le caratteristiche morfologiche e
geologiche del fondo marino
Nei fondali oceanici sono presenti anche forme particolari
- canyon, attribuibili all’azione di ammassi di sedimenti
costieri (argille, sabbie e ghiaie) già situati su pendii troppo
ripidi per rimanere in quiete e che sono quindi discesi
lungo la linea di massima pendenza e, a causa della loro
grande forza di abrasione, hanno inciso ampi solchi nella
scarpata continentale.
- edifici vulcanici, attivi o estinti con altezze che possono
raggiungere i 4000-5000m e emergere con le proprie cime
(Azzorre, Canarie, Hawaii, i gruppi insulari della
Melanesia). Sugli orli di questi ultimi possono svilupparsi
scogliere organogene dovute all’impianto di colonie di
coralli che formano atolli e barriere coralline ***
Le caratteristiche morfologiche e
geologiche del fondo marino
I sedimenti dei fondi marini hanno caratteristiche che
variano procedendo dalla costa verso il mare aperto.
Nella piattaforma continentale ritroviamo:
– nella zona litorale, contigua alla costa, si depositano i
materiali grossolani. Tale deposizione di sedimenti è
influenzata da numerosi fattori, tra i quali la
vicinanza alle terre emerse e l’azione delle onde e
delle maree;
– nella zona sublitorale prevalgono i silt e le argille,
questi materiali più leggeri permangono infatti in
sospensione e vengono trasportati dal moto ondoso in
questa parte più lontana dalla costa;
Le caratteristiche morfologiche e
geologiche del fondo marino
– nella zona batiale, in corrispondenza della scarpata
e del rialzo continentali, abbondano alternanze di
sabbie, silt e argille, con fanghi grigio-azzurri.
– sui fondi oceanici sono presenti i fanghi a
globigerine (microscopici gusci calcarei) intorno ai
3000 m, i fanghi silicei invece sotto i 4000, i fanghi
abissali li ritroviamo oltre i 4000-5000m di altezza e
si formano con estrema lentezza e sono formati da
materiali argillosi.
Le caratteristiche chimico-fisiche delle
acque e la vita nel mare
L’acqua del mare contiene in soluzione quasi tutti gli elementi
noti in natura:
n Sali di notevole quantità detti costituenti principali
n Sali di quantità modesta detti costituenti minori
n Molti elementi in tracce, ovvero in bassissima concentrazione.
Tra le caratteristiche chimiche è molto importante la salinità, cioè
il contenuto di sali (g/l).
La salinità media delle acque di oceani e mari è intorno a 35
grammi per litro (35‰).
Il valore della salinità varia soprattutto in funzione della
temperatura e, quindi, della latitudine e della stagione > Vi sono
infatti mari caldi, e perciò soggetti ad evaporazione che hanno
salinità più elevate (fino anche al 68‰).
Le caratteristiche chimico-fisiche delle
acque e la vita nel mare
n Si pensi al Mar Rosso con una salinità pari al 40‰. Allo stesso
modo esistono mari molto freddi che presentano concentrazioni di
sali ben più basse come per il golfo della Finlandia.
n I rapporti tra i costituenti principali (NaCl, MgCl2, MgSO4,
CaSO4, CaCO3, MgBr2) restano invariati anche al variare della
salinità.
n I costituenti minori e gli elementi in tracce sono presenti in
proporzioni variabili perché sono spesso influenzati da fenomeni
biologici, come avviene per il fosforo, l’azoto e il silicio. Questi
ultimi elementi, indispensabili per la vita, vengono detti nutrienti.
n Nell’acqua di mare sono presenti anche gas disciolti, che in genere
provengono dall’atmosfera. Il contenuto è maggiore nelle acque
fredde e poco salate, mentre le acque calde e salate ne contengono
di meno.
Le caratteristiche fisiche in rapporto con
l’insolazione
Tra le caratteristiche fisiche delle acque marine – tutte più o meno
interdipendenti e connesse con le caratteristiche chimiche – le più importanti
sono:
– la densità, la quale aumenta all’aumentare della salinità e della profondità;
– la temperatura, (mediamente pari ai 3,8), pur variando con la latitudine, la
stagione, la profondità, è più costante rispetto a quella delle terre emerse, da
qui deriva la funzione mitigatrice del mare.
n Se consideriamo gli oceani, e i mari aperti e temperati, la temperatura in
profondità non è mai troppo alta a causa della presenza di correnti fredde
provenienti dalle zone polari che, scorrendo verso l’Equatore, rimescolano le
acque con una temperatura media intorno ai 0°.
n Sul fondo atlantico possiamo ritrovare temperature pari ai 2-3°, mentre nel
mare mediterraneo le temperature in profondità si aggirano intorno ai 13°.
Le caratteristiche fisiche in rapporto con
l’insolazione
n Alle basse temperature delle acque profonde si giunge attraverso gradienti
che variano al variare di numerosi fattori. Il profilo termico verticale delle
zone calde e temperate rivela che fino a profondità comprese tra i 150 e i
200 m si hanno scarse variazioni, a profondità maggiori esiste uno strato
con un forte gradiente verticale della temperatura detto termoclino, che ha
uno spessore tra gli 800 e i 1000 m.
n All’aumentare della latitudine la profondità del termoclino aumenta,
mentre manca del tutto alle altre latitudini poiché le acque superficiali,
scarsamente riscaldate, hanno già una temperatura bassa, che si mantiene
inalterata anche in profondità.
n Al di sotto del termoclino le temperature diminuiscono con un gradiente
minore, fino a raggiungere i valori più bassi intorno ai 4000 m.
Le caratteristiche fisiche in rapporto con
l’insolazione
Le caratteristiche chimico-fisiche delle
acque e la vita nel mare
L’ecosistema marino comprende:
1. il benthos, insieme di organismi che vivono a contatto con il fondale;
2. il necton, formato dagli organismi dotati di movimento proprio;
3. il plancton, rappresentato dagli organismi animali o vegetali che si
lasciano trasportare dalle acque.
Le caratteristiche chimico-fisiche delle
acque e la vita nel mare
L’ecosistema marino è minacciato sempre più dall’inquinamento
delle acque, non meno grave di quello dell’aria.
Definizione: «immissione da parte dell’uomo nel mezzo marino,
direttamente o indirettamente, di sostanze o di energia che
provocano effetti deleteri, quali danni alle risorse biologiche,
pericoli alla salute dell’uomo, ostacoli alle attività marittime
(compresa la pesca), diminuzione della qualità dell’acqua dal punto
di vista della sua utilizzazione e riduzione delle possibilità offerte
nel settore del tempo libero».
- Inquinamento Organico;
- Inquinamento Chimico;
- Inquinamento Termico;
- Inquinamento da sostanze radioattive;
- Inquinamento Acustico.
I movimenti del mare
I principali movimenti del mare sono le onde, le
maree, le correnti.
1) Il moto ondoso è un movimento irregolare, dovuto
principalmente allo spirare dei venti.
2)Le maree sono movimenti periodici, ossia oscillazioni
ritmiche con innalzamenti (flussi) e abbassamenti
(riflussi) del livello marino.
3) Le correnti sono movimenti costanti.
I movimenti del mare. Il moto ondoso
Le onde del mare sono generate dal vento che colpisce le particelle
superficiali dell’acqua e le mette in movimento > onde forzate. Le onde
che continuano ad agitare il mare anche dopo che è cessato il vento per
propagazione sono le onde libere.
In un’onda si distinguono diversi elementi:
– la cresta e il ventre, ossia la parte più rilevata e la parte più depressa;
– l’altezza, la distanza verticale tra la cresta e il ventre;
– la lunghezza, la distanza orizzontale tra due creste o due ventri successivi.
Altri parametri che caratterizzano le onde sono:
– la velocità di propagazione, ossia lo spazio percorso nell’unità di tempo da
una cresta (o da un ventre) – Km/h;
– il periodo, cioè l’intervallo di tempo compreso tra due passaggi consecutivi
di una cresta per lo stesso punto fisso;
– la direzione dell’orizzonte da cui l’onda sembra provenire.
I movimenti del mare. Il moto ondoso***
Il comportamento e le caratteristiche del moto ondoso variano in
funzione del vento e della distanza dalla costa:
n In mare aperto le onde non provocano il moto degli oggetti, ma
trasportano soltanto energia. Queste onde sono chiamate onde di
oscillazione, in cui le particelle di acqua sono soggette a soli
movimenti circolari e quindi non si hanno spostamenti orizzontali.
n In prossimità della costa, quando lo spessore dell’acque diventa
inferiore alla metà della lunghezza dell’onda, le onde di oscillazione
sono sostituite dalle onde di traslazione che, oltre all’energia,
trasportano anche la materia (l’acqua e ciò che essa contiene).
Pertanto in prossimità della costa l’onda si rovescerà in avanti,
precipitando sotto forma di frangente di spiaggia; mentre il flutto di
ritorno, che quasi sempre si muove sotto l’onda in arrivo, prende il
nome di risacca.
I movimenti del mare. Il moto ondoso
In prossimità della costa, a seconda della profondità del fondale si
verifica:
– la riflessione delle onde, che si verifica quando queste battono contro
una costa alta con fondali profondi; l’onda riflessa può conservare
buona parte dell’energia che aveva in arrivo e a questo punto si
compone con la successiva onda incidente dando luogo all’onda
stazionaria, che consiste in una oscillazione verticale del livello marino.
È quello ad esempio che accade alle barche ormeggiate nei moli. Queste
non vengono spinte avanti e indietro dal moto dell’onda di riflessione,
ma su e giù dall’onda stazionaria.
– In acque basse invece è molto importante la rifrazione delle onde***,
che proprio a causa dell’andamento del fondale produce uno
spostamento orizzontale dell’acqua, ma soprattutto fa incurvare le
onde e le rende quasi parallele alla linea di riva. Tale fenomeno è molto
importante per l’accumulo di materiali sabbiosi e ciottolosi lungo le
spiagge ed è particolarmente evidente ai piedi dei promontori.
I movimenti del mare. Le maree
n Accanto al movimento ondoso, il secondo movimento da
considerare è quello delle maree.
n A differenza del moto ondoso, che si manifesta in maniera
irregolare e imprevedibile, il fenomeno delle maree presenta
i caratteri di un movimento periodico ed è pertanto
prevedibile. Le maree sono innalzamenti (flussi) e
abbassamenti (riflussi) ritmici del livello del mare. Questi
flussi e riflussi si verificano due volte al giorno (giorno
lunare:24 ore e 50 minuti) e sono provocate dall’attrazione
gravitazionale che la Luna e, in misura minore, il Sole
esercitano sulla Terra.
n La fase di massimo sollevamento delle acque si chiama alta
marea, quella di massimo abbassamento prende il nome di
bassa marea. La differenza si chiama ampiezza della marea.
I movimenti del mare. Le maree
Le maree sono dovute all’attrazione gravitazionale esercitata
soprattutto dalla Luna e dal Sole sulle masse marine e oceaniche. Nel
fenomeno interviene anche la forza centrifuga dovuta alla
rivoluzione del sistema Terra-Luna intorno al baricentro comune.
I movimenti del mare. Le maree
n Le maree sono essenzialmente legate al ritmo dei movimenti
lunari. Ma non è questa la sola causa del fenomeno > quando in
un punto si ha l’alta marea, essa si presenta anche al suo
antipodo: ciò è dovuto al fatto che, oltre all’attrazione lunare, nel
fenomeno interviene anche la forza centrifuga dovuta al moto di
rivoluzione del sistema Terra-Luna.
n Nelle zone situate a longitudini di 90° da quelle in cui si verifica
l’alta marea lo spessore dell’acqua diminuisce perché l’acqua è
richiamata verso le zone di alta marea. In questi luoghi si ha la
bassa marea. Il «ritmo» delle maree riflette le variazioni delle
posizioni della Terra, della Luna e del Sole.
n Quando Sole, Terra e Luna sono allineati (Luna piena o Luna
nuova) le due forze attrattive si sommano e l’ampiezza di
marea raggiunge i valori massimi (maree vive).
I movimenti del mare. Le maree***
n Quando invece le congiungenti Sole-Terra e Terra-Luna formano
un angolo retto (Luna al primo o all’ultimo quarto), gli effetti
attrattivi dei due corpi sulle acque in parte si annullano e le
oscillazioni di marea sono minori (maree morte).
n In genere si hanno due alte e due basse maree in poco più di un
giorno. Le ampiezze delle maree mutano durante un mese, a causa
delle variazioni delle posizioni reciproche di Terra, Luna e Sole.
n A seconda della zona della Terra in cui ci si trova, in un giorno
lunare, cioè in 24 ore e 50 minuti, possono verificarsi:
– due flussi e due riflussi di uguale ampiezza (maree semidiurne);
– due flussi e due riflussi di ampiezza diversa (maree miste);
– un solo flusso e un solo riflusso (maree diurne).
http://online.scuola.zanichelli.it/lupia-files/Data/udmplayer.html?
LP1Un13
I movimenti del mare. Le correnti
• Mentre i moti ondosi e le maree sono movimenti del mare che
avvengono senza trasporto di acque, le correnti consistono in
spostamenti orizzontali di masse d’acqua. Hanno velocità propria e
si distinguono dalle acque circostanti per salinità e temperatura.
Sono proprio queste differenze che permettono all’acqua della
corrente di non mescolarsi a quella nella quale scorre.
• A seconda che la loro temperatura sia maggiore o minore di quella
delle acque circostanti, le correnti superficiali sono distinte in:
– correnti calde, che si spostano dalle zone equatoriali ai poli;
– correnti fredde, che chiudono il ciclo muovendosi dalle alte latitudini
verso l’Equatore.
• Le correnti marine superficiali influenzano il clima delle aree
costiere. Le correnti calde favoriscono l’evaporazione e sono
apportatrici di umidità; quelle fredde determinano condizioni di
aridità.
I movimenti del mare. Le correnti
n Una circolazione completa delle masse d’acqua è riscontrabile soltanto
nell’Oceano Pacifico e Atlantico, dove le correnti equatoriali, provenienti
dalle aree orientali dei bacini oceanici, si scindono in due rami che danno
origine alla circolazione oceanica nei due emisferi. Mentre nell’Oceano
Pacifico, che ha una forma regolare, la circolazione si sviluppa secondo due
circuiti ben distinti, nell’Oceano Atlantico, per la sua forma più allungata,
abbiamo una circolazione irregolare in particolare nell’emisfero
settentrionale, con dei rami che si spingono fino alle zone polari.
n L’oceano indiano presenta solo un circuito completo e regolare.
n La circolazione oceanica è data dalla rotazione terrestre (forza di Coriolis) che
devia le correnti dal loro percorso originario che porta le correnti a formare
dei circuiti chiusi e distinti non solo nei singoli oceani, ma anche nei due
emisferi: in quello boreale la circolazione si svolge in senso orario, in quello
australe in senso antiorario.
n È fondamentale l’azione dei venti costanti (come gli alisei e i venti
occidentali) o periodici come i monsoni > possono portare un’accelerazione
della corrente di superficie, rallentarla o addirittura invertirne la rotta.
I movimenti del mare. Le correnti
n Le correnti profonde sono costituite da acque fredde che
scorrono rasenti al fondo dalle alte latitudini verso
l’Equatore. Esiste uno scambio globale di acqua e di calore
(in superficie e in profondità) tra le zone equatoriali e le
zone polari. Un circuito completo tra i vari bacini oceanici
si compie in secoli o millenni.
Energia Marina
- Energia del moto ondoso
- Energia delle Maree
