Infrastrutture di ricerca per il monitoraggio e lo studio dell’ambiente marino

I Laboratori Nazionali del Sud, hanno realizzato e operano due infrastrutture di ricerca sottomarine al largo della Sicilia Orientale: una a 2100 m di profondità, 25 km ad est del porto di Catania, l’altra a 3500 m di profondità a circa 90 km a Sud-Est di Capo Passero (SR). Entrambe le infrastrutture sono connesse a laboratori di terra tramite un cavo elettro-ottico che permette di alimentare osservatori abissali e trasmettere ed acquisire i dati in tempo reale. I laboratori di terra sono, a loro volta, connessi ai LNS su fibra ottica, creando la più estesa rete di osservatori sottomarini real-time nel Mediterraneo.

Grazie ai progetti nazionali, regionali ed Europei (NEMO, KM3NeT, EMSO Medit e SMO) sin dai primi anni del 2000, sono stati installati osservatori abissali equipaggiati con sensori acustici, ottici ed ambientali finalizzati allo studio dell’astrofisica particellare (progetto KM3NeT) e dell’ambiente marino. Le tecnologie d’avanguardia sviluppate dall’INFN e dai suoi partner per la realizzazione della rete e degli osservatori, hanno permesso di intraprendere i primi studi a lungo termine sull’ambiente marino profondo del Mar Ionio su diverse linee di ricerca, ed in particolare su: Acustica sottomarina, Biologia ed ecologia marina e Oceanografia.

Partner dell’INFN per lo studio multidisciplinare degli ambienti marini profondi sono: INGV, CNR-IAMC, CIBRA-Università di Pavia, ENEA, INOGS, Instituto de Ciencias del Mar – CSIC (Spagna) University of Aberdeen (UK), University of Malta, Università Roma Tre, Università di Messina, Università di Catania, Università di Palermo, Università Cà Foscari di Venezia.

I LNS sono tra gli editori e promotori del White Paper per la riduzione e mitigazione del rumore acustico nei mari italiani. Firma qui la petizione.

Acustica sottomarina

I progetti NEMO – OνDE, NEMO-SN1 e il progetto SMO hanno fornito numerose informazioni sulle diverse specie di cetacei presenti nell’area e sul rumore sottomarino generato da diverse tipologie di sorgenti di rumore di origine antropica. Grazie alle collaborazioni interdisciplinari istituite dall’INFN è stato infatti possibile realizzare i primi studi sulla presenza e delle dinamiche di popolazione del capodoglio e sull’attività di eco-localizzazione dei delfini. Si è effettuato il primo monitoraggio a lungo termine della presenza della balenottera comune nel Golfo di Catania e lo studio dei suoni impulsivi generati da sorgenti “airgun” utilizzate per prospezioni geosismiche, per lo studio del fondale marino e per ricerca di idrocarburi. I livelli di rumore acustico nel golfo di Catania sono stati inoltre misurati continuamente e correlati con le loro sorgenti, prima tra tutte il traffico navale.

Oggi, l’attività di ricerca e la leadership tecnologica dei Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN nel campo dell’acustica sottomarina sono ampiamente riconosciute. Grazie ai risultati conseguiti i LNS partecipano al gruppo di lavoro tecnico-scientifico sugli effetti per l’ecosistema marino dell’utilizzo della tecnica dell’airgun, istituito dal Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare (MATTM) - DIREZIONE PROTEZIONE DELLA NATURA E DEL MARE. I dati acustici acquisiti dagli osservatori sottomarini dell’INFN sono stati inoltre resi disponibili per il monitoraggio nazionale richiesto nell’ambito della direttiva europea Marine Strategy Framework Directive, relativamente al Descrittore 11 (rumore acustico sottomarino).

Biologia ed ecologia marina

L’utilizzo di tecnologie innovative per il monitoraggio dell’ambiente marino profondo ha permesso di avviare nuove linee di ricerca nell’ambito della biologia ed ecologia marina. In particolare, i sensori ottici (foto-moltiplicatori) installati per la realizzazione del telescopio per neutrini KM3NeT hanno consentito di compiere studi sulla bioluminescenza sottomarina con metodologie innovative nel Mar Ionio.

I sensori del prototipo NEMO Fase 2, sono stati infatti utilizzati per captare e studiare l’emissione di bioluminescenza in ambiente profondo e per descrivere la sincronizzazione tra l’attività di bioluminescenza degli organismi abissopelagici e i cicli idrodinamici. Nel mare profondo infatti la percezione del tempo dipende da fluttuazioni geofisiche, come le maree interne e le correnti inerziali, piuttosto che dai ritmi diurni e notturni.

Nuove applicazioni associate alla costruzione del telescopio KM3NeT sono attualmente in via di sviluppo e tra i numerosi studi possibili, particolare interesse riveste oggi il monitoraggio delle plastiche in mare (marine litter).

Oceanografia

L’installazione di sensori per il monitoraggio ambientale al largo della Sicilia orientale, sin dalle fasi preliminari del progetto KM3NeT, ha consentito di monitorare parametri ambientali di fondamentale importanza per effettuare studi a lungo termine di oceanografia fisica e biologica. In particolare, la presenza di correntometri, sensori di temperatura, pressione e conducibilità consente di effettuare un monitoraggio puntuale degli spostamenti di masse d’acqua e di studiare correnti e moti di profondità.

Un primo importante risultato si è avuto nei primi anni del 2000, con la rivelazione di vortici abissali al largo della Sicilia orientale, grandi masse d’acqua del diametro di circa 10 chilometri, lentamente in moto alla velocità di circa 3 centimetri al secondo al largo della Sicilia.