L'Oceanografia fisica studia tutte le tipologie di moto degli oceani. Unisce le osservazioni del moto alle leggi fisiche (come la legge di Newton, secondo la quale se una forza F agisce su di un corpo avente una massa m, esso viene sottoposto ad un'accelerazione a, tale che F = m a).
Nota: per chi è incline alla matematica, i caratteri in grassetto in questa e nelle successive lezioni indicano grandezze vettoriali, mentre i caratteri in corsivo rappresentano grandezze scalari. Se non sapete cosa significa, non disperate; è una precisazione piú dovuta all'uso di una notazione corretta piuttosto che agli obiettivi pratici di questo corso.
Il sistema dei venti prevalenti rappresenta la forzante principale che guida le correnti oceaniche. La Figura 2.1 mostra che in mare aperto i venti sono praticamente zonali (soffiano da est ad ovest). Gli Alisei sono venti che spirano da oriente nella zona tropicale e subtropicale (tra i 30ºN e 30ºS). Queste sono regioni caratterizzate da condizioni estremamente uniformi, in cui i venti soffiano costantemente dalla stessa direzione con forza moderata per tutto l'anno. La loro forza aumenta leggermente durante l'inverno. Gli Alisei dei due emisferi sono separati dalla Zona delle calme equatoriali (Doldrums), una regione di venti deboli e variabili localizzata intorno ai 5ºN.
Figura 2.1
Tra i 30º ed i 65º troviamo le Correnti occidentali, che spirano da ovest verso est. Si tratta di venti che provocano frequenti tempeste sulle regioni che attraversano e che hanno maggiore intensità in inverno piuttosto che in estate. Dai 65º di latitudine, spostandosi verso i poli, la direzione del vento si inverte nuovamente: si hanno le Correnti orientali polari, che spirano da Est verso Ovest.
Le deviazioni piú significative alla direzione dei venti zonali avvengono vicino alle terre emerse. Questo è particolarmente evidente nelle regioni tropicali e subtropicali lungo i margini orientali degli oceani, dove i venti soffiano paralleli alla costa in direzione dell'equatore.
L'attuale distribuzione delle terre emerse e delle acque sul pianeta determina la risposta dell'oceano all'azione dei venti. Grazie ad essa è stata stabilita anche la principale suddivisione degli oceani in Pacifico, Indiano e Atlantico. La regione meridionale intorno all'Antartide è anche nota come Oceano Meridionale.
Figura 2.2
In Figura 2.2 è riportata una mappa delle correnti superficiali. L'azione combinata degli Alisei e delle Correnti occidentali genera grandi correnti di circolazione, con rotazione oraria nell'emisfero nord e antioraria nell'emisfero sud, conosciute come Circolazioni subtropicali. L'azione combinata delle Correnti occidentali e delle Correnti orientali polari genera la Circolazione subpolare nell'Oceano Pacifico settentrionale; essa è costituita dalla corrente Oyashio, dalla corrente del Nord Pacifico e dalla corrente dell'Alaska. Anche nella parte piú settentrionale dell'Oceano Atlantico è rilevata la presenza di una circolazione subpolare (rotazione antioraria nel sistema di correnti che comprende le correnti del Nord Atlantico, della Groenlandia Orientale e quella del Labrador). La regione subpolare dell'emisfero sud non presenta barriere data l'assenza di terre emerse, e consente la circolazione della Corrente antartica circumpolare.
Nota: per convenzione la direzione della corrente degli oceani è indicata diversamente rispetto a quella dei venti. Un vento "occidentale" (westerly) indica un vento che viene da Ovest e si dirige verso Est, una corrente "occidentale" (westward) è una corrente che proviene da Est e si muove verso Ovest. Questo spesso genera confusione per le persone che raramente lavorano in mare o navigano, ma è facile da capire e da ricordare se si pensa all'esperienza pratica riguardo ai venti e alle correnti oceaniche. A terra è importante sapere da dove soffia il vento: ogni frangivento deve essere eretto proprio per ostacolare il flusso del vento lungo la sua direzione principale. La direzione verso la quale il vento si dirige ha un'importanza secondaria. In mare, è fondamentale sapere dove si dirige una corrente: un'imbarcazione sottoposta all'azione di una corrente deve tenersi il piú possibile lontano da ostacoli presenti nella direzione della corrente stessa (scogli, altri natanti, iceberg, piattaforme e altre strutture affioranti). Da dove l'acqua proviene in questo caso è davvero irrilevante. (M. Tomczak and J. S. Godfrey: Regional Oceanography: an Introduction. Pergamon, New York (1994), 422 pp.).
Quindi ricordate: westerly (da occidente) significa da Ovest, westward (verso occidente) significa verso Ovest.
Una regola generale da ricordare è che le correnti lungo le coste occidentali dei bacini oceanici sono molto piú estese e forti delle correnti che si trovano altrove. Le velocità tipiche delle correnti di superficie in mare aperto sono pari a 0.2 - 0.5 m/s (circa 1 km/h). Per le correnti lungo le coste occidentali queste velocità salgono quasi a 2 m/s (circa 7 km/h). Questa differenza di valori non è visualizzata nella maggior parte delle mappe delle correnti superficiali.
L'Oceano Indiano è caratterizzato dall'inversione dei venti stagionali (i Monsoni) e delle corrispondenti correnti superficiali. In Figura 2.2 è mostrato l'andamento delle correnti in relazione al periodo durante il quale i monsoni spirano da Sudovest, quando la controcorrente equatoriale è ostacolata e la circolazione nell'Oceano Indiano è notevolmente diversa rispetto a quella degli altri bacini oceanici.
Come nell'atmosfera, dove la circolazione del vento è legata alle variazioni della pressione atmosferica, le correnti oceaniche sono legate agli andamenti di pressione negli oceani. Ad ogni profondità la pressione è determinata dal peso della colonna d'acqua sovrastante, che è funzione della densità dell'acqua, che a sua volta dipende da temperatura e salinità. Di conseguenza, le correnti negli oceani possono essere individuate attraverso misure di temperatura e salinità, un compito estremamente piú facile rispetto a quello di effettuare una misura diretta della corrente. E' il caso dunque di focalizzare l'attenzione sulle proprietà di base dell'acqua di mare prima di procedere con un approfondimento in merito alla circolazione oceanica e alle leggi fisiche che la governano. Questo sarà l'argomento della prossima lezione.