Lo strato superficiale del mare, il cosiddetto Ocean Surface Boundary Layer (OSBL), è la zona in cui avviene lo scambio di energia e materia tra l'atmosfera e il mare. Questo strato è caratterizzato da un elevato mescolamento causato principalmente da fenomeni come i temporali, il frangimento delle onde, lo Stokes drift, lo shear dovuto all'azione del vento sulla superficie del mare, la circolazione di Langmuir, l'instabilità convettiva e l'instabilità di Kelvin- Helmoltz; nello strato superficiale si vengono a formare delle strutture turbolente che trasportano e mescolano le grandezze caratteristiche sia sull'orizzontale che sulla verticale.
La presenza simultanea di questi fenomeni non consente la parametrizzazione del mescolamento turbolento dell'OSBL tramite i classici modelli di circolazione oceanica. Uno strumento che viene utilizzato per descrivere le strutture turbolente, che non vengono risolte dai modelli idrodinamici, è costituito dai modelli stocastici lagrangiani. In questo progetto di ricerca, l'idea originale è avvalersi di un modello lagrangiano 3D, che prevede un schema di tipo Langevin, per analizzare il fenomeno della dispersione di inquinanti sulla colonna d'acqua.
Nel progetto verranno analizzati percorsi e eventuali zone di accumulo delle microplastiche, sia sulla superficie che sulla colonna d'acqua, per mezzo di simulazioni numeriche con il modello lagrangiano 3D sviluppato dai componenti del progetto.
Il progetto di ricerca si occuperà della modifica delle leggi parametriche presenti in letteratura, che rappresentano la dispersione turbolenta nello strato superficiale del mare, per renderle fruibili ai modelli lagrangiani.
Verranno calcolati i campi 3D di varianza delle velocità turbolente e le scale integrali lagrangiane di autocorrelazione delle velocità turbolente; queste informazioni verranno utilizzate come input per il modello lagrangiano.
Il gruppo di ricerca svilupperà un modello lagrangiano 3D, in cui viene implementato uno schema di Langevin, per descrivere il fenomeno della dispersione di inquinanti sulla colonna d'acqua.
Le conoscenze sulla dispersione di microplastiche lungo la verticale non sono ancora sufficientemente sviluppate in letteratura. Ci sono ancora pochi campionamenti sulla colonna d¿acqua e applicazioni modellistiche. Non sono ancora chiari i meccanismi fisici e biologici che favoriscono la dispersione di queste particelle, il modello lagrangiano 3D, sviluppato dal gruppo, consentirà di migliorare la conoscenza dei processi che sono alla base di tali fenomeni.