Geofluidodinamica

Il Progetto si occupa dello studio dei processi turbolenti che permettono lo sprofondamento della Great Oceanic Conveyor Belt [GOCB], o Circolazione Termoalina Generale, nell’Oceano Atlantico Settentrionale o, al contrario, ne potrebbero provocare l’indebolimento fino alla sua interruzione. Sappiamo che la regione turbolenta in prossimità dei fondali oceanici presenta una ricca varietà di processi dinamici. Essa può essere vista come formata da uno strato limite turbolento e ben miscelato di fondo (TBML, ossia Turbulent Bottom Mixed Layer) sormontato da un altro strato limite turbolento di fondo (TBBL, ossia Turbulent Bottom Mixed Layer). Numerosi – e costosi – esperimenti “in campo”, accoppiati a simulazioni numeriche con modelli matematici fluidodinamici, hanno migliorato le nostre conoscenze delle fenomenologie delle stratificazioni turbolente dei fondali marini, senza però risolvere alcuni problemi fondamentali quali le relazioni precise e accurate fra i due strati TBBL e TBML, o sulla arresto della circolazione secondaria di Ekman per flussi turbolenti che sembra essere stata osservata in certi esperimenti “in campo” ma non in altri. Oltre a queste lacune conoscitive, vi sono anche talune controversie sulla formazione di strati limite con profilo verticale logaritmico della velocità, il che rende desiderabile, se non imperativo, organizzare e consolidare in un quadro unificato l’insieme di conoscenze acquisite nei vari esperimenti in campo riguardanti gli strati limite turbolenti degli oceani. E’ chiaro che queste incertezze e contraddizioni sono il risultato della imperfetta conoscenza e controllo delle condizioni al contorno dell’esperimento, conoscenza e controllo che si possono ottenere in grado assai più elevato in esperimenti di Laboratorio, quali le vasche geo-fluido-dinamiche rotanti. Il progetto quindi si occupa anche di proseguire gli esperimenti di laboratorio già in atto nella vasca geo-fluido-dinamica rotante del Dipartimento di Fisica Generale dell’Università di Torino realizzando condizioni di flussi con stratificazione verticale di densità. Si tratta di una modifica che richiede nuovi e cospicui investimenti, ma che è di fondamentale importanza sia sotto il profilo scientifico sia sotto quello pratico. Il sistema fisico che verrebbe in tal modo rappresentato sarebbe quello di correnti oceaniche di fondo, dotate di stratificazione di densità e fluenti lungo le isobate in ambiente rotante. Un primo obiettivo sarebbe quello di dimostrare la capacità di una vasca rotante di grandi dimensioni, quale quella di Torino, di simulare le TBBL dell’oceano (confrontando i dati di laboratorio con quelli degli esperimenti, già eseguiti in campo, dei flussi di fondo della DWBC - Deep Western Boundary Current - nell’Oceano Atlantico Settentrionale). Un secondo obiettivo sarebbe quello di generalizzare i dati sugli stress di “taglio” di fondo, sugli spessori degli strati limite e sugli angoli formati fra il flusso geostrofico e gli stress di “taglio” di fondo in funzione di parametri “esterni” (e quindi più agevolmente riconoscibili e quantificabili), quali il numero di Burger e la “rugosità” delle superfici dei fondali.

Il progetto ha avuto luogo negli anni 2005-2007 ed è ora concluso.