Un ricercatore dell’EPFL ha documentato per la prima volta come si formano queste macchie in movimento sull’acqua - uno spettacolo visivo sempre suggestivo per gli appassionati di laghi - e cosa fanno sotto la superficie .
Enigmatiche e stimolanti, le fenditure naturali del Lago di Ginevra affascinano gli escursionisti del Lavaux e i pendolari quanto gli scienziati. "Se si cercano informazioni sul web, non si trova molto su di loro", afferma Andrew Barry, direttore del Laboratorio di Tecnologia Ecologica (ECOL) della Facoltà di Ambiente Naturale, Architettonico e Costruito (ENAC). Questo oggetto di studio, avvolto nel mistero, ha suscitato la curiosità di Mehrshad Foroughan, dottorando dell’ECOL, che da allora è diventato un cacciatore naturale di chiazze. Alcuni dei risultati della sua ricerca, recentemente pubblicati sulla rivista Geophysical Research Letters, documentano per la prima volta in modo scientifico questo fenomeno e il suo ruolo nell’idrodinamica del lago.
Il pittore svizzero Ferdinand Hodler aveva già catturato nei suoi dipinti del Lago di Ginevra il raffinato gioco di luce e texture caratteristico di queste macchie mutevoli. "Queste chiazze e i materiali che le compongono svolgono un ruolo importante nel processo di trasporto dell’energia tra l’acqua e l’aria e quindi nel contenuto energetico del lago", continua Mehrshad Foroughan. Il laboratorio ECOL studia i processi fisici del lago, dagli strati profondi alla superficie, concentrandosi sui meccanismi di trasporto dell’energia e dei materiali a diverse scale, nonché sui loro impatti biogeochimici. Il lago di Ginevra è infatti un laboratorio all’aperto ideale per analizzare i numerosi fenomeni che interessano i grandi corpi idrici.
A 309 metri di profondità, il lago di Ginevra ospita gorghi (grandi vortici) e piccoli vortici, attivati da eventi eolici e influenzati dalla rotazione terrestre. I venti forti possono anche innescare il movimento di acqua fredda dagli strati più profondi alla superficie lungo alcune coste, noto come upwelling costiero. Gli effetti combinati di questi processi hanno una grande influenza sull’idrodinamica dei laghi e possono essere visualizzati da queste chiazze naturali. Per questo motivo, nell’ambito del suo dottorato di ricerca, Mehrshad Foroughan ha deciso di verificare se potessero fornire informazioni sui flussi idrici di superficie.
Gli scienziati hanno utilizzato una batteria di strumenti diversi per raccogliere dati che sono stati salvati attraverso una dettagliata modellazione idrodinamica. Ha misurato la velocità e la temperatura dell’aria e dell’acqua, ha raccolto campioni d’acqua e ha scattato immagini da diverse angolazioni. Oltre alle telecamere fisse a Lavaux e alla foce del Rodano, che forniscono viste su larga scala, ha utilizzato un catamarano autonomo guidato dai dati GPS. La barca ha scattato foto a livello dell’acqua, mentre il team di ricerca ha raccolto tutti i dati in tempo reale da un’altra barca. Infine, un pallone ad elio situato a 400 metri di altezza e trainato dalla stessa imbarcazione ha fornito viste aeree in parallelo.
Quando sul lago di Ginevra soffia una leggera brezza, è facile notare che le fette lisce si mescolano con altre fette ruvide. Queste ultime sono onde di superficie causate dal vento. Le aree lisce, come le macchie d’olio, possono resistere a queste onde. Analizzando la composizione dell’acqua, Mehrshad Foroughan ha scoperto cosa li differenzia. Le aree lisce presentano una maggiore concentrazione di biotensioattivi. Si tratta di tensioattivi che possono essere prodotti dall’attività biologica del fitoplancton o provenire da fonti terrestri.
Una chiazza frontale lunga 10 km
Il 30 settembre 2020, tra le 14.00 e le 16.30, la telecamera ECOL del Lavaux ha ripreso la formazione di una chiazza frontale stazionaria lunga 10 km che si estende dalla sponda settentrionale del lago verso sud. In un montaggio time-lapse, è chiaramente visibile come piccole chiazze in rapido movimento alimentino gradualmente quella principale. "La formazione di grandi chiazze si verifica di solito dopo un forte vento seguito da una brezza leggera, soprattutto durante le stagioni calde", spiega Mehrshad Foroughan. Ma siamo stati anche fortunati a trovarci nel posto giusto al momento giusto, con l’attrezzatura giusta".
Un forte vento ha soffiato per diversi giorni prima della formazione di questa chiazza frontale. Quel giorno, una corrente d’acqua fredda trasportata dal vento di nord-ovest si è scontrata con l’acqua calda proveniente da un’ansa nella parte orientale del lago. L’acqua fredda, che trasportava piccole chiazze lisce e in rapido movimento, affondava sotto l’acqua più calda, lasciando dietro di sé biotensioattivi che non potevano affondare e si fondevano gradualmente con la chiazza più grande e stazionaria.
Un altro strumento per la gestione dell’acqua
Le misure effettuate dagli scienziati dell’ECOL hanno dimostrato che le chiazze naturali sono parte integrante dell’idrodinamica di un grande lago. In questo caso, il front sheet forma un confine tra due gyres e dimostra la complessità del movimento delle acque superficiali. "Essere in grado di documentare la formazione e l’evoluzione delle chiazze naturali è importante perché illustrano l’interazione di diversi processi fisici chiave nel lago. Queste informazioni possono essere utilizzate per migliorare la gestione dell’acqua e indicare dove possono nascondersi gli inquinanti. Perché gli inquinanti, come ad esempio le microplastiche, sono presenti in quantità maggiori nelle aree lisce già cariche di biosurfattanti.
Mehrshad Foroughan, Seyed Mahmood Hamze-Ziabari, Ulrich Lemmin, David Andrew Barry, "A Persistent Submesoscale Frontal Slick: A Novel Marker of the Mesoscale Flow Field in a Large Lake (Lake Geneva)", Geophysical Research Letters, 25 ottobre 2022.
