Turbolence parametrisation in physical and biological systems

Abstract

In questo lavoro di tesi viene affrontato e discusso il ruolo della turbolenza in oceanografia, focalizzando la discussione in modo particolare sugli effetti che una corretta parametrizzazione può avere sulla modellizzazione realistica di sistemi fisici e biogeochimici anche complessi. Dopo una breve Introduzione che descrive l'importanza della turbolenza in ambienti marini ed una sua modellizzazione, il Capitolo 1 discute la fisica dello strato limite oceanico ed alcuni tentativi di modellizzarlo, includendo una breve sintesi dei modelli detti "bulk" e diffusivi. Il Capitolo 2 fornisce una breve descrizione dei più comuni schemi di chiusura turbolenta del secondo ordine a due equazioni, esplorando il loro grado di validità. In seguito, vengono presentati alcuni recenti progressi (come il concetto dell'equazione Generic Length Scale e la turbolenza legata alla circolazione di Langmuir) ed alcune applicazioni in una stazione costiera del mare Adriatico. Dopo aver descritto l'importanza della turbolenza nella modellistica ecologica, il Capitolo 3 affronta il problema dell'accoppiamento numerico tra modelli idrodinamici e biologici, descrivendo sommariamente la struttura di due modelli avanzati che descrivono la parte fisica (GOTM) e quella di ecosistema (MMEM). Nel Capitolo 4 ci si concentra su un caso reale. Dopo una breve descrizione fisico/biologica dell'area, vengono presentati alcuni risultati derivanti dall'implementazione sia del solo modello fisico, che della versione accoppiata fisica/biologia in una stazione costiera del mare Adriatico. Il Capitolo 5 traccia alcune conclusioni e fornisce delle raccomandazioni utili per attività di ricerca futura nel campo della turbolenza nei principali processi oceanografici non ancora completamente compresi, ed è seguito da una breve appendice sui flussi di calore. Alla fine di ogni Capitolo viene presentato un Sommario con lo scopo di condensare le informazioni più rilevanti trattate nel testo.