CAMPAGNA IMPACT-09 (Progetto “HERMIONE”)

– ADRIATICO MERIDIONALE -

NAVE: N/O URANIA

IMBARCO: Bari, 17 marzo 2009

SBARCO: Bari, 30 marzo 2009

CAPO SPEDIZIONE: Dr. Leonardo Langone

Organo di Ricerca: Istituto Scienze Marine (ISMAR), sede di Bologna, Geologia Marina - CNR

Indirizzo: Via Gobetti, 101, 40129 Bologna

Tel: 051 6398870 Fax: 051 6398940

Elenco degli istituti partecipanti

CNR-Istituto Scienze Marine (ISMAR), sede di Bologna

CNR-Istituto Scienze Marine (ISMAR), sede di Venezia

CoNISMa, Dipartimento Scienze del Mare (DiSMAR), Università Politecnica delle Marche, Ancona

UNI-BO, Dip. Scienze della Terra e Dip. Scienze Geologico-Ambientali

Elenco del personale scientifico imbarcato

Cognome e Nome Istituto Mansioni a bordo

I leg – 17-26 marzo 2009

Celletti Giovanni So.Pro.Mar. Tecnico di bordo

Cesari Alessio So.Pro.Mar. Tecnico di bordo

Angeletti Lorenzo ISMAR-CNR, Bologna Navigazione, Multibeam & CHIRP

Foglini Federica ISMAR-CNR, Bologna Navigazione, Multibeam & CHIRP

Gallerani Andrea ISMAR-CNR, Bologna Campionatura sedimenti, Subcampion. box cores

Giovanelli Donato UNIPM, Ancona Campionatura sedimenti, Subcampion. box cores

Langone Leonardo ISMAR-CNR, Bologna Capomissione, campionatura sedimenti

Lo Giudice Cappelli Elena UNI-BO, sede di RA Subcampion. box cores, pH, Eh, T°C

Lorenzini Francesca ISMAR-CNR, Bologna Navigazione, Multibeam & CHIRP

Maselli Vittorio ISMAR-CNR, Bologna Navigazione, Multibeam & CHIRP

Miserocchi Stefano ISMAR-CNR, Bologna Microprofili O₂, vice-capomissione

Pacitti Davide UNIPM, Ancona Campionatura sedimenti, Subcampion. box cores

Parretti Paola UNIPM, Ancona Subcampion. boxcores

Turchetto Margherita ISMAR-CNR, Venezia CTD, filtrazione acqua

Zeppilli Daniela UNIPM, Ancona Subcampion. box cores, responsabile U.O. AN

II leg – 26-30 marzo 2009

Celletti Giovanni So.Pro.Mar. Tecnico di bordo

Cesari Alessio So.Pro.Mar. Tecnico di bordo

Del Bianco Fabrizio ISMAR-CNR, Bologna Navigazione, Multibeam & CHIRP

Foglini Federica ISMAR-CNR, Bologna Navigazione, Multibeam & CHIRP,

Responsab. acquisizione

Gallerani Andrea ISMAR-CNR, Bologna Navigazione, Multibeam & CHIRP

Leidi Elisa ISMAR-CNR, Bologna Navigazione, Multibeam & CHIRP

Rovere Marzia ISMAR-CNR, Bologna Navigazione, Multibeam & CHIRP

TEMA SCIENTIFICO

La campagna IMPACT-09 si inserisce nella fase sperimentale del Progetto HERMIONE (Hotspot Ecosystem Research and Man’s Impact on European Seas), finanziato dall’UE. HERMIONE è stato costruito, sulla scia del successo di HERMES, per studiare gli ecosistemi marini profondi lungo i margini continentali europei. Queste aree sono sempre più impattate dall’azione dell’uomo, sia indirettamente attraverso i cambiamenti climatici, sia direttamente mediante lo sfruttamento delle risorse marine profonde. Quali saranno gli impatti dei cambiamenti climatici sugli ecosistemi di mare profondo? Quali cambiamenti possiamo attenderci nel funzionamento degli ecosistemi profondi? Come sono connesse le specie tra comunità isolate? Quali sono gli effetti diretti dell’impatto antropico e come possiamo adattarci o mitigarli per un utilizzo sostenibile dell’oceano? Rispondere a queste domande richiede esperimenti complessi combinati con un monitoraggio a lungo termine di ambienti altamente sensibili. Punti di interesse includono il cascading di acque dense nel Mediterraneo, lo studio di seamount come aree potenziali di alta biodiversità e il confronto di comunità di cold seeps con quelle viventi in prossimità di hot vents sulla Dorsale Medio-Atlantica. Gli effetti più evidenti dei cambiamenti climatici globali sulle caratteristiche ambientali del Mediterraneo profondo sono costituiti da un aumento della temperatura media delle masse d'acqua profonde, da una maggiore frequenza di eventi anomali, quali il transiente del Mediterraneo orientale, e da variazioni sull’entità e frequenza di eventi episodici quali la formazione delle acque dense di piattaforma, il cui trasferimento verso l’oceano profondo produce a sua volta effetti anche sugli ecosistemi profondi. L'entità e l'estensione di queste alterazioni è tale da essere chiaramente rilevabile su scala decadale e da determinare cambiamenti potenzialmente rilevanti nelle caratteristiche ambientali ed ecologiche. Il progetto ambisce a migliorare la conoscenza degli effetti dei cambiamenti occorsi negli ultimi 10-15 anni su biodiversità e funzionamento degli ecosistemi del Mediterraneo profondo.

L’acqua densa che si forma nel Nord Adriatico (NAdDW) spostandosi verso Sud lungo la piattaforma continentale italiana, sprofonda nell’Adriatico Meridionale provocando vere e proprie cascate sottomarine (cascading events). Tali eventi hanno carattere stagionale (fine marzo-inizio aprile), sono più o meno intensi e continuativi. Gli eventi di cascading favoriscono il mescolamento di masse d‘acqua, l’ossigenazione dei fondali, il sostentamento di numerosi ecosistemi profondi, la formazione di complesse strutture erosive e deposizionali, l’esportazione e il sequestro di ingenti quantità di nutrienti e carbonio organico verso gli abissi. Essendo la formazione di NAdDW strettamente legata a fattori climatici (frequenza, durata ed entità di eventi di Bora), lo studio delle variazioni nel tempo della dispersione di NAdDW entro l'Adriatico Meridionale permette di fare inferenze circa l'impatto delle variazioni climatiche recenti sugli ecosistemi profondi del Mediterraneo.

La campagna IMPACT-09 aveva come obiettivo lo studio dell'impatto di eventi episodici di cascading delle NadDW sugli ecosistemi profondi dell’Adriatico Meridionale. L’attività sperimentale prevista nella campagna IMPACT-09 si è sviluppata in 2 direzioni: da una parte sono stati campionati siti lungo un transetto batimetrico dallo shelf break al centro del bacino o sono state rioccupate stazioni già studiate in progetti precedenti (HERMES, VECTOR) al fine di mettere in luce eventuali variazioni sulla biodiversità e funzionamento degli ecosistemi marini profondi, dall’altra sono state studiate le condizioni al contorno dei parametri fisici, idrologici, biogeochimici che hanno un impatto sugli ecosistemi profondi. In particolare, è stata messo a mare un ancoraggio dotato di trappola per sedimenti automatica, correntometri, torbidimetro e registratore di conducibilità e temperatura al fine di valutare il ruolo degli eventi episodici di spreading di acque dense in questa regione nel trasferire in modo rapido la materia organica di recente produzione alle comunità bentoniche profonde e il livello idrodinamico al fondo del bacino. Precedenti progetti di ricerca (EuroStrataform, HERMES) avevano acquisito dati batimetrici, side-scan sonar (TOBI) e profili Chirp utilizzati per costruire carte morfobatimetriche di estremo dettaglio dell'Adriatico Meridionale. Il fondale è caratterizzato da una grande varietà di forme di fondo (sediment waves, scour erosive, furrow longitudinali, antidune e comet mark giganti) che testimoniano una forte attività delle correnti di fondo. Ipotizzando che queste correnti siano prodotte dallo sprofondamento delle acque dense lungo il margine sud-adriatico, si vuole verificare se il processo di cascading è in grado di fornire l’energia necessaria o se invece tali strutture sono ereditate da condizioni ambientali non più attive.

DESCRIZIONE DELLE ATTIVITÀ SPERIMENTALI

1. L’attività sperimentale svolta può essere così schematizzata:

2. Prelievo di sedimenti superficiali tramite box corer per analisi fisiche, biogeochimiche ed ecologiche;

3. Acquisizione di profili idrologici (CTD) e prelievo d’acqua

4. Messa a mare di un ancoraggio oceanografico;

5. Acquisizione di mosaici morfo-batimetrici tramite Multibeam e di profili CHIRP sonar.

In specifico, in ogni stazione per il prelievo di sedimenti sono state effettuate 3-5 calate di box corer. I box cores ottenuti sono stati sub-campionati a bordo per le seguenti determinazioni:

• Misura di resistività, T°C, pH, Eh, porosità, radiografia e suscettività delle sub-carote;

• Microprofili di O₂ e tassi mineralizzazione della sostanza organica;

• Abbondanza e Produzione virale;

• Abbondanza, Biomassa, Produzione e Diversità procarioti;

• Attività esoenzimatica;

• %OC, %TN e relativi isotopi stabili; C organico biopolimerico;

• Tassi di sedimentazione (²¹⁰Pb, ¹⁴C);

• Fitopigmenti;

• Chitina;

• Abbondanza e biomassa protozoi;

• Abbondanza e biomassa meiofauna.

SINTESI DELL’ATTIVITA’ SVOLTA

La campagna originariamente prevedeva una durata di 10 giorni di cui 8 operativi e 2 per imbarco/sbarco. Il maltempo ha però ridotto i giorni di lavoro effettivo, con un danno specialmente per le attività dei rilievi Multibeam e CHIRP. Necessità legate all’ottenimento dei permessi della successiva campagna del Dr. Marco Ligi, hanno portato ad uno slittamento di questa campagna. Di conseguenza si deciso di allungare di 4 giorni la campagna IMPACT-09, proprio per favorire il recupero dei dati mancanti. Purtroppo anche in questa seconda parte della campagna le condizioni meteorologiche hanno in parte limitato l’acquisizione dei dati costringendo la nave ad un rientro in porto anticipato di un giorno. Vengono di seguito illustrati i principali risultati dei due leg della campagna.

I Leg (Dr. Leonardo Langone)

• Messa a mare di un ancoraggio oceanografico munito di trappola di sedimentazione automatica, 2 correntometri, torbidimetro e registratore di temperatura e conducibilità nella area di sediment waves (antidune) a SE del canyon di Bari su un fondale di circa 860 m (sito IM07);

• Prelievo di sedimenti superficiali tramite box corer in 11 stazioni per un totale di 31 calate, lungo un transetto batimetrico da 200 a 1200 m di profondità, nei siti di mooring passati (B e C di Turchetto et al., 2007), nel sito di mooring appena messo a mare. I box core sono stati immediatamente subcampionati e tagliati in livelli di 0.5-2 cm di spessore e conservati in frigorifero a 5°C o freezer –20°C per le successive determinazioni di laboratorio per analisi fisiche, biogeochimiche ed ecologiche;

• Acquisizione di 320 miglia nautiche di linee Multibeam e profili CHIRP sonar;

• Acquisizione di 28 profili idrologici CTD seguendo il percorso delle acque dense mentre affondano nell’Adriatico Meridionale lungo la Frana di Gondola e il Canyon di Bari. Su un numero limitato di stazioni è stato eseguito anche il prelievo d’acqua per l’analisi del particellato sospeso.

II leg (Dr. Federica Foglini)

Sono stati acquisiti circa 300 miglia nautiche di profili CHIRP sonar (Fig. 1), utilizzando il sistema BENTHOS CHIRP II Mod.CAP-6600 della Communication Technology a 16 trasduttori, montato in chiglia. Il sistema opera su frequenze che variano tra i 2 e i 7 kHz. La lunghezza dell’impulso di registrazione è stata mantenuta a 20 ms mentre la frequenza di sparo è variata tra 0,25 e 1 s, in base alla variazione di profondità dell’acqua. I dati digitali in formato .XTF sono stati registrati con il software SWANPRO della Communication Technology. I dati di navigazione sono stati resi disponibili al sistema tramite un ricevitore DGPS operante con una frequenza di circa 1 Hz.

Lungo tutte le linee CHIRP sono stati acquisiti dati batimetrici, di tipo Multi Beam, con il sistema Simrad-Kongsberg EM710 interfacciato al software di acquisizione SIS – Seafloor Information System. Il sistema opera con frequenze comprese tra 70 e 100 kHz ed ha una risoluzione di 1° x 1°. La copertura è di circa 5 volte la profondità dell’acqua per intervalli batimetrici ottimali, compresi tra i 500 e i 700 metri. A profondità superiori, circa 900 metri, la copertura si riduce a 1,5 volte la profondità della colonna d’acqua.

E’ stato eseguito un rilievo Multi Beam finalizzato alla copertura dei fogli 53, 54 e 55 alla scala 1:50000 relativi al progetto MAGIC. E’ stata coperta un’area di circa 450 km² a profondità comprese tra i 150 e 900 metri. Alla scopo di calibrare il profilo di velocità dell’acqua sono state eseguite due CTD, rispettivamente a 150 metri e a 900 metri di profondità, seguendo le procedure standard del programma SIS.

I risultati ottenuti sono stati raggiunti grazie alla professionalità e disponibilità del Comandante della nave e di tutto l’equipaggio, ai quali va il più vivo ringraziamento.

Bordo N/O Urania, 30 marzo 2009

Dr. Leonardo Langone

Responsabile Scientifico

Campagna IMPACT-09 (IM-09)

Figura 1: Stazioni di campionamento di sedimento superficiale tramite box corer oceanico, stazioni CTD, linee CHIRP e MultiBeam. E’ mostrato anche i siti di deployment del mooring IM07