Usare la fluorescenza della materia organica disciolta colorata per tracciare acqua di origine pacifica nell’Artico canadese orientale

Perché il colore delle acque artiche è importante

Lontano dalla costa e nascosto sotto il ghiaccio marino, l’Oceano Artico altera silenziosamente l’equilibrio tra acqua dolce e salata che contribuisce a regolare il clima della Terra. Questo studio mostra che il debole bagliore naturale della materia organica disciolta nel mare può funzionare come un colorante invisibile, rivelando come grandi masse di acqua relativamente dolce proveniente dall’Oceano Pacifico si snodino attraverso l’Arcipelago artico canadese verso la Baia di Baffin e, in ultima istanza, l’Atlantico settentrionale. Comprendere questi percorsi è importante perché influenzano gli ecosistemi marini, il ghiaccio marino e persino l’intensità delle correnti oceaniche che ridistribuiscono calore sul pianeta.

Autostrade d’acqua dolce nell’Artico

Il bacino del Canada, a nord dell’Alaska e del Canada, ospita un oceano stratificato: acqua fredda e dolce in superficie, uno strato intermedio di origine pacifica e, più in profondità, acque atlantiche più salate. L’acqua pacifica entra nell’Artico attraverso il stretto e angusto Bering e poi segue due rotte principali: un ramo transpolare che attraversa l’Artico centrale verso lo Stretto di Fram e un ramo dell’Alaska che scorre lungo il bordo della piattaforma del Mare di Beaufort. Parte di quest’acqua piega verso l’Arcipelago artico canadese ed esce dall’Artico attraverso un labirinto di canali e stretti, tra cui Nansen ed Eureka Sounds, lo Stretto di Nares e Jones e Lancaster Sounds, prima di alimentare la Baia di Baffin. Lungo il tragitto si mescola con deflussi fluviali, scioglimento del ghiaccio marino e acque influenzate dall’Atlantico trasportate dalla Corrente della Groenlandia Occidentale.

Usare il bagliore naturale come tracciante

Per seguire questo flusso di acqua dolce, i ricercatori si sono affidati a una proprietà chiamata fluorescenza della materia organica disciolta colorata (FCDOM). Questo materiale, formato in gran parte da composti organici degradati provenienti dalle piattaforme artiche e dagli apporti fluviali, assorbe luce e la riemette con un debole bagliore misurabile con sensori ottici. L’acqua invernale pacifica nel Bacino del Canada è nota per presentare un chiaro picco di FCDOM in profondità sotto la superficie, formato quando quest’acqua interagisce con sedimenti ricchi di materia organica sulle basse piattaforme di Chukchi e del Bering settentrionale. Combinando misure di temperatura, salinità e FCDOM effettuate su due rompighiaccio di ricerca canadesi nell’estate 2024 e confrontandole con dati precedenti provenienti da un profiler configurato su ghiaccio alla deriva, il team ha usato questo picco di FCDOM come “impronta” per seguire l’acqua di origine pacifica dall’Artico centrale verso l’Artico canadese orientale.

Cosa succede lungo le rotte settentrionali

Gli scienziati hanno esaminato due principali varchi artici. Lungo la rotta nord-occidentale, attraverso Nansen ed Eureka Sounds e proseguendo verso Jones Sound, l’impronta pacifica è inizialmente marcata: uno strato freddo e relativamente dolce a circa 50–180 metri di profondità con un chiaro massimo di FCDOM. Tuttavia, mentre il flusso attraversa soglie poco profonde e fondali irregolari, potenti mescolamenti indotti dalle maree agitano la colonna d’acqua. Questo mescolamento verticale indebolisce e diffonde il picco di FCDOM, soprattutto a valle di passaggi stretti come lo Stretto di Cardigan e Fram Sound. In Jones Sound e nella porzione settentrionale della Baia di Baffin, vortici e l’arrivo di acque influenzate dalla Corrente della Groenlandia Occidentale sfumano ulteriormente il segnale pacifico originale, rendendo difficile identificare l’acqua di origine pacifica usando solo temperatura e salinità.

La rotta orientale e il mescolamento nella Baia di Baffin

Lungo la rotta nord-orientale, attraverso lo Stretto di Nares — dal Canale Robeson oltre il Bacino Kane e lo Smith Sound — il segnale pacifico rimane più chiaro per distanze maggiori. Qui il massimo subsuperficiale di FCDOM si conserva mentre l’acqua scorre verso sud, anche se un progressivo rinfrescamento e l’aumento del FCDOM rivelano un contatto crescente con acque trasportate dalla Corrente della Groenlandia Occidentale. Quando l’acqua raggiunge la parte settentrionale della Baia di Baffin, lo strato superficiale conserva ancora valori elevati di FCDOM riconducibili allo sversamento pacifico, ma gli strati più profondi mostrano un aumento graduale di FCDOM con la profondità, tipico di acque che hanno circolato a lungo nella Baia di Baffin e si sono miscelate con afflussi di origine atlantica. Le misure attraverso Lancaster Sound mostrano poi come queste acque miste ricircolino parzialmente, riportando influenze sia pacifiche sia atlantiche verso la Baia di Baffin.

Cosa significa per il futuro

Nel complesso, lo studio dimostra che la fluorescenza naturale della materia organica disciolta è uno strumento potente per tracciare come l’acqua pacifica si muove attraverso i complessi canali artici e dove si mescola con acque di origine atlantica e groenlandese. Anche quando indicatori tradizionali come temperatura e salinità diventano confusi, l’impronta di FCDOM spesso rimane visibile finché forti miscelamenti su fondali irregolari o l’interazione con la Corrente della Groenlandia Occidentale non la dissolvono. Con la diffusione di sensori ottici su boe, profili autonomi e navi, questo approccio permetterà agli scienziati di monitorare i cambiamenti nei percorsi di acqua dolce in un Artico che si riscalda e di comprendere meglio i loro impatti sul ghiaccio marino, sulla vita marina e sulla circolazione oceanica più ampia che aiuta a regolare il clima terrestre.

Citazione: Dmitrenko, I.A., Stedmon, C.A., Babb, D.G. et al. Using colored dissolved organic matter fluorescence to trace Pacific-derived water in the Eastern Canadian Arctic. Sci Rep 16, 7757 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38848-2

Parole chiave: Circolazione dell’Oceano Artico, Acqua dolce pacifica, Materia organica disciolta, Baia di Baffin, Arcipelago artico canadese