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livello elementare.
ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: MAR TIRRENO MERIDIONALE
parole chiave: Sicilia, Panarea, emissioni di gas dal fondo
Chi non conosce Panarea, una perla del Mediterraneo nelle isole Eolie. Al di là delle sue bellezze naturali, l’isola presenta delle caratteristiche oceanografiche interessantissime che ne fanno meta di numerose ricerche.
La bassa profondità di quest’area è favorevole ai subacquei scientifici per collezionare dettagliate informazioni che di solito non possono essere raccolte se non utilizzando tecniche di superficie o sistemi automatizzati. L’ambiente costiero consente l’utilizzo di piccole imbarcazioni, riducendo notevolmente i costi delle operazioni di rilievo.
In un articolo pubblicato su Greenhouse Gases: Science and Technology (2011) fu presentato uno studio delle caratteristiche ambientali dell’area di degassaggio di Panarea e sulle sue possibilità, ma anche limiti, come laboratorio naturale per il collaudo di apparecchiature e tecniche e per studiare le emissioni di CO² dal fondale marino. Lo studi fu redatto dallo scrivente e da Nunzia Voltattorni, dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma, e M. Mercedes Maroto-Valer, dell’Università di Nottingham, UK.
L’ambiente Naturale di Panarea
Come altre isole dell’arco eoliano, Panarea fa parte di un grande apparato vulcanico per lo più sommerso, ad una profondità compresa tra 1200 m e 1700 m, di cui la parte emersa nei pressi dell’isola rappresenta l’orlo di una depressione vulcano-tettonica di forma ellittica orientata in direzione Nord Est-Nord Ovest con strutture tettoniche probabilmente ancora attive. Lungo queste faglie sono allineate numerose bocche sottomarine e sorgenti geotermiche, che danno origine a un’ampia area di infiltrazione in acque poco profonde con emissione di gas e fluidi vulcanici caldi. L’attività geotermica sottomarina è nota fin dall’antichità così come il suo comportamento di periodiche eruzioni caratterizzate da un brusco aumento dei flussi di gas emessi. Queste emissioni furono descritte da Strabone (66 a.C.-24 d.C.) come un ‘mare ribollente intorno all’isola di Ikesia‘ (l’attuale Panarea).
effetti dell’emissione gassosa in superficie – da studio citato
Metodologia impiegata
Durante la campagna di ricerca oceanografica, descritta nello studio citato, furono sviluppate metodologie subacquee specifiche per essere utilizzate dai subacquei scientifici per raccogliere campioni, misurare i flussi di gas e osservare gli effetti della CO² sull’ambiente marino. L’esperienza acquisita sarà utile per identificare i migliori parametri da monitorare per una tempestiva rilevazione delle infiltrazioni di CO² sottomarine da siti di stoccaggio sottomarini. Questi dati consentiranno di stabilire procedure e metodi reali per il monitoraggio con sensori automatici trasportati da veicoli subacquei filoguidati (ROV) o autonomi (AUV) o con strumenti ormeggiati sul fondo del mare. In estrema sintesi, le infiltrazioni di CO² generano sia bolle di gas libero che alti livelli di gas disciolto nell’acqua di mare. Durante la ricerca è stato possibile raccogliere più di 80 campioni che sono stati poi analizzati con tecniche gascromatografiche. Per raccogliere il gas libero, è stato posizionato un imbuto capovolto sopra lo sfiato da campionare.
immagine dell’autore
Va compreso che una delle principali conseguenze della presenza di elevati livelli di CO² nell’acqua è la sua acidificazione; pertanto, il pH è considerato un parametro importante da monitorare per la rilevazione delle infiltrazioni di CO². Diversi log verticali sono stati eseguiti a diverse distanze orizzontali dalle bocchette del gas utilizzando una sonda (Seabird-SBE19) azionata sott’acqua per mezzo di un sacco di sollevamento. La sonda è stata programmata per registrare continuamente pH, profondità e temperatura lungo la colonna d’acqua.
Figura 4. Mappa dei valori di pH alla profondità di 5 metri nell’area 2–2H (vedi Fig. 2). La scala dei colori di diverso valore del pH è mostrata a destra. I punti neri rappresentano la posizione dei campionamenti. Gli assi orizzontale e verticale mostrano longitudine e latitudine – da studio citato
Il principale effetto osservato durante il campionamento è stato un’acidificazione della colonna d’acqua con pH fino a 1,2 unità inferiore al valore standard dell’acqua non interessata dalle infiltrazioni. Per verificare l’affidabilità del segnale di pH per identificare la presenza di infiltrazioni di CO² dal fondale marino, è stata eseguita una serie di 38 log verticali da un’imbarcazione in uno schema a griglia su una delle principali aree di degassaggio. Ad esempio, la mappa dei valori di pH (Fig. 4) evidenzia la presenza di una zona a pH basso che corrisponde alla posizione delle infiltrazioni di CO² sul fondale a 16 m di profondità.
Figura 2 – i punti di monitoraggio – da studio citato
Una stima del gas emesso durante questa fase da uno degli sfiati più attivi (nel punto 1 in Fig. 2) ha evidenziato un flusso di 3 * 107 l/g con un pennacchio di gas di circa due metri di raggio. Inoltre, si è verificata una forte perdita di galleggiamento all’interno del pennacchio di gas a causa della sua ridotta densità rispetto all’acqua circostante. Questo effetto può essere considerato simile, anche se con fattore di scala ridotto, ad una massiccia fuoriuscita di CO² da un sito di stoccaggio sottomarino come nel caso del guasto di pozzi di iniezione o di condotte di trasporto.
Risultati e conclusioni
Al termine dello studio emersero un cero numero di valutazioni ancora validissime. L’area di degassaggio idrotermale sottomarino di Panarea ospita un gran numero di bocche che rilasciano gas composto principalmente da CO². L’entità dei flussi emessi varia da pochi litri a più di 70 litri al minuto. I flussi generano cortine di bollicine che si dissolvono principalmente nell’acqua pochi metri al di sopra dell’infiltrazione; le emissioni maggiori creano pennacchi di bolle che raggiungono la superficie del mare con effetti visibili.
L’effetto delle emissioni provoca un’acidificazione delle acque direttamente correlata alla distanza dalla sorgente; per cui il monitoraggio della variazione del pH è un affidabile sistema di rilevamento della presenza di CO² nell’acqua. Il termoclino sembra fungere da forte confine riducendo gli scambi tra lo strato inferiore, più interessato dalle infiltrazioni di CO², ed i livelli sovrastanti.
andamento del pH in relazione alla profondità. Notare la variazione al termoclino – da studio citato
Ciò può influenzare le misurazioni del pH ‘nascondendo’ la presenza di anomalie chimiche, quindi è molto importante garantire che i sensori di monitoraggio rimangano al di sotto del termoclino per un’indagine chimica affidabile delle aree di potenziale infiltrazione sottomarina.
In sintesi, la ricerca effettuata ha confermato l’idoneità di Panarea come laboratorio naturale per lo sviluppo e la validazione di tecniche di rilevamento della CO², tenendo conto che:
- la presenza di infiltrazioni di CO² dal fondale marino è sempre assicurata e il flusso emesso è notevole.
- Il gas emesso non è puro a causa della presenza di H²S (questo deve essere affrontato quando si considerano le conseguenze ambientali delle emissioni).
- Il fondale basso e l’ambiente riparato e costiero sono favorevoli all’uso di subacquei scientifici e piccole imbarcazioni invece di navi da ricerca più costose.
- la logistica è supportata dalla presenza di strutture abitative locali, un ospedale con camera iperbarica (per la sicurezza delle operazioni subacquee), la disponibilità di barche a noleggio e un buon collegamento con la terraferma.
- La disponibilità di un gran numero di pubblicazioni sulla geologia dell’area e sulla geochimica dei fluidi emessi che consentono un quadro chiaro delle informazioni di base.
L’Isola di Panarea può quindi essere considerata un valido laboratorio naturale per lo sviluppo di tecniche affidabili per la rilevazione della presenza di CO² nell’acqua.
Giorgio Caramanna
immagini subacquee sul sito di Panarea – credito Giorgio Caramanna
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geologo (PhD) ed oceanografo, ha fondato la società di consulenza GeoAqua nel 2015 anche al fine di condividere la sua esperienza di ricercatore e subacqueo scientifico, sensibilizzando l’opinione pubblica sui principali problemi ambientali. In possesso di una notevole esperienza in idrogeologia e geochimica ed oltre quindici anni di esperienza come subacqueo scientifico in una varietà di ambienti ha condotto diverse attività di ricerca ed è sttao delegato del gruppo europeo di immersioni scientifiche. Ha lavorato come ricercatore presso molte istituzioni internazionali operando in ambienti multidisciplinari con diverse università. È autore di più di cinquanta articoli ed è revisore di riviste internazionali. Attualmente lavora negli Stati Uniti collaborando come consulente al Woods Hole Oceanographic Institution. Nel 2018 ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia Internazionale di Scienze e Tecniche subacquee. Non ultimo è main reporter di OCEAN4FUTURE dagli Stati Uniti
