Come i gas migrano attraverso un lago

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La riva del lago è direttamente influenzata dalle attività umane: Le persone nuotano e pescano, l'acqua del fiume entra nel lago e gli inquinanti possono fuoriuscire dalle acque reflue. Finora si riteneva generalmente che un composto rilasciato sulla riva si distribuisse lentamente nel lago e venisse degradato nel corso del processo, in modo da risultare solo leggermente concentrato alla fine e appena rilevabile nelle acque profonde del lago. «Nel nostro progetto dimostriamo che questo non è sempre vero», spiega Tomy Doda, scienziato del gruppo di fisica acquatica di Damien Bouffard presso l'Eawag e autore principale dello studio: «Se c'è una corrente che collega la regione della riva al centro del lago, la sostanza viene trasportata molto più velocemente e raggiunge la regione più profonda del lago prima di essere completamente diluita e decomposta».

Nel caso di un inquinante, ciò può avere conseguenze negative per l'ecosistema del lago. Tuttavia, sono ipotizzabili anche effetti positivi se, ad esempio, i pesci vengono riforniti di ossigeno da questa corrente. «Il risultato più importante del nostro lavoro è che l'idea comune che la regione della riva e il centro del lago siano scollegati l'uno dall'altro deve essere cambiata», afferma Doda.

Correnti di raffreddamento

In gergo tecnico, i ricercatori si riferiscono alla zona costiera di un lago come al litorale e alla regione lontana dalla riva come al pelagico. Una corrente che collega il litorale e il pelagico può essere causata, ad esempio, dal vento e dalle onde. Nel loro studio, tuttavia, Doda e i suoi colleghi hanno analizzato un processo completamente diverso. Si tratta del raffreddamento della superficie del lago durante la notte o nelle fredde giornate invernali, quando l'aria è più fredda dell'acqua del lago. L'acqua raffreddata in superficie è più densa e quindi affonda sul fondo. Questo porta al mescolamento, noto come convezione.

«Succede anche un'altra cosa che è di particolare interesse per noi», spiega Doda: «Poiché il lago è meno profondo vicino alla riva, l'acqua si raffredda molto più velocemente lì che al centro del lago». Di conseguenza, tutta l'acqua vicino alla riva diventa più densa e scende sul fondo del lago verso il centro, come una cascata sottomarina. In superficie si innesca una corrente in direzione opposta, che pareggia il flusso sul fondo del lago.

L'esistenza di questo processo, noto come circolazione convettiva interzonale o sifone termico, è nota da tempo, ma non è mai stato studiato con chiarezza se possa trasportare sostanze lontano dalla riva. «Questo è esattamente ciò che abbiamo fatto nel nostro studio», spiega Doda: «Abbiamo preso in considerazione i gas, ma sarebbe interessante indagare anche il destino di altre sostanze come i nutrienti o gli inquinanti. Abbiamo scelto i gas perché hanno molti effetti sull'ecosistema». L'ossigeno, ad esempio, è vitale per molti organismi. E nella ricerca sul clima si sta cercando di quantificare le emissioni di gas serra dei laghi.