Spelen rivieren een belangrijke rol in de circulatie en dynamiek van de oceaan? Hebben we een mooie weergave nodig van rivieruitgifte in regionale oceaanmodellen?

Het is bekend dat rivieren zowel de kust- als de bekken-brede oceaancirculatie en dynamiek beïnvloeden, maar het weergeven van de netto zoetwaterflux bij riviermondingen is nog steeds een uitdaging voor oceaanmodellering op wereldwijde en regionale schaal. Verschillende studies hebben aangetoond dat de zoetwaterafvoer de dynamiek van de plankgebieden naast estuaria domineert door een typische "opdrijvende rivierpluim, " die bestaat uit een uitstulping voor de kust en een kuststroom langs de kust. Andere studies hebben de rol benadrukt die zoute oceaanwateren spelen in de estuaria, wat aantoont dat deze indringing de estuariene wateruitwisseling aanstuurt en zo de netto estuariene uitstroom en het zoutgehalte beïnvloedt.

Regionale en mondiale oceaanmodellen kunnen de estuariene dynamiek niet oplossen, en ze parametriseren de rivierafgifte op een te eenvoudige manier, met klimatologische afvoer en nul- of constante saliniteitswaarden.

Een nieuwe studie die zojuist is gepubliceerd op Oceaanmodellering getracht dit probleem op te lossen door een meer realistische weergave van de estuariene watertoevoer te bieden en de juiste interfaces te ontwikkelen tussen mesoschaal werveloplossende modellen en estuaria om de ROFI-dynamiek (d.w.z. Regions Of Freshwater Influence) te simuleren. De studie, onder leiding van wetenschapper Giorgia Verri, oceaanmodelleur bij de CMCC Ocean Predictions and Applications Division, en co-auteur van CMCC-wetenschappers Nadia Pinardi, Giovanni Coppini en Emanuela Clementi, drie verschillende benaderingen getest en vergeleken (de drie volgende modellen:de relatie van Knudsen, het UCONN-NCAR Estuary Box-model en het CMCC Estuary Box-model, genaamd CMCC-EBM, ontwikkeld door onderzoeker G. Verri) om de riviervolumetransport- en saliniteitswaarden bij de uitlaten weer te geven en de estuariene dynamiek te reconstrueren.

"De studie, " legt Giorgia Verri uit, "wordt geplaatst in het kader van de ontwikkeling van een conceptuele en numerieke modelleringsbenadering om de effecten van rivierafvoer op de kust te simuleren voor open zeecirculatie en -dynamiek. De resolutie van enkele kilometers van mesoschaal-oceaanmodellen kan de estuariumdynamiek niet expliciet oplossen; dus, het idee van een "estuariumdoosmodel" dat redelijke waarden geeft van de watervolumestroom en het zoutgehalte aan de riviermonding, wat op zijn beurt de oceaandynamiek beïnvloedt.

Daarom, CMCC EBM is ontworpen om de estuariene processen weer te geven, gekoppeld aan een wervelend oplossend regionaal oceaanmodel (gebaseerd op NEMO-code).

Om de impact van de EBM-volumeflux en saliniteitswaarden op de kwaliteit van een oceaansimulatie te laten zien, onderzoekers pasten de resultaten van de EBM's toe op een regionaal oceaanmodel in de centrale Middellandse Zee en in het bijzonder op twee estuaria in dit gebied:de sterk gelaagde monding van de Ofanto-rivier, die door Apulië in Zuid-Italië stroomt en eindigt in de Zuidelijke Adriatische Zee, en de gedeeltelijk gemengde delta van de Po-rivier, een van de belangrijkste rivieren van Europa die uitmondt in de noordelijke Adriatische Zee.

De studie benadrukte dat de gekoppelde systemen in staat zijn om goed gedefinieerde rivierpluimen te reconstrueren en beter te presteren dan de klimatologische benadering die de uitwisseling van estuariene wateren verwaarloost, terwijl de prestaties van oceaanmodellen worden verbeterd. Bovendien, de koppeling van het werveloplossende oceaanmodel aan de CMCC EBM blijkt beter te presteren dan die met de UCONN-NCAR EBM in het gebied van zoetwaterinvloed op de plankgebieden.

"Het onderzoek is niet alleen academisch interessant, " benadrukt prof. Nadia Pinardi, oceanograaf bij de CMCC Foundation, "maar ook voor de praktische toepassing ervan:het introduceren van informatie over het vrijkomen van rivieren in oceaanmodellen, van regionale tot mondiale schaal, kunnen hun prestaties verbeteren en realistischere operationele prognoses of klimaatscenario's produceren. Het EBM-CMCC-model zal eerst worden gekoppeld aan de modellen die momenteel worden gebruikt om operationele prognoses te maken in de Middellandse Zee of in de Zwarte Zee, dat wil zeggen aan de Copernicus-systemen voor de Middellandse Zee en de Zwarte Zee (CMEMS Med MFC en CMEMS BS MFC), om hun resultaten te verbeteren."

"De Copernicus Marine Service (CMEMS) is ontworpen om te reageren op problemen op het gebied van milieu, zakelijke en wetenschappelijke sectoren. Met behulp van informatie van zowel satelliet- als in situ-waarnemingen, het levert dagelijks state-of-the-art analyses en prognoses, die een ongekend vermogen bieden om te observeren, gebeurtenissen in het mariene milieu te begrijpen en erop te anticiperen. Deze studie voegt belangrijke informatie toe aan de oceanografische modellen die door deze dienst worden gebruikt, " zegt Giovanni Coppini, Directeur van de CMCC Ocean and Predictions Applications Division. "Het CMCC-estuariene model voegt in feite meer realisme toe aan de oceaanmodellen, terwijl het nauwkeurigere simulaties en voorspellingen biedt."

CMCC-onderzoekers zijn al bezig om het model te upgraden. De verdere ontwikkeling van het model zal het begrip van een ander belangrijk probleem ondersteunen:de studie van zoutwaterintrusie en verziltingsprocessen in kustgebieden. "De verbeterde versie van ons model, "Verri voegt eraan toe, "zal worden gebruikt om het niveau van zoutwig-intrusie in de Po-rivierdelta te beoordelen in het kader van OPERANDUM, een project gericht op het verminderen van hydro-meteorologische risico's in Europa door het ontwerpen en ontwikkelen van innovatieve Nature Based Solutions. Het modelleren van het niveau van indringing van zout water zal met name een studie ondersteunen voor het ontwerp en de ontwikkeling van op natuurlijke wijze gebaseerde oplossingen om de ecologische veerkracht van het gebied te verbeteren. De geproduceerde scenario's zullen met name helpen bij de activiteiten van het project gericht op de introductie van kruidachtige meerjarige diepwortelende planten als dekking van aardwallen voor de beperking van het overstromingsrisico en het binnendringen van zoutwiggen in de Po-delta."