Comprendere e rappresentare quantitativamente la dinamica degli ecosistemi marini, costieri e lagunari, attraverso lo sviluppo e l’utilizzo di metodi di analisi numerica e di modelli a diversa complessità che descrivono e integrano le dinamiche fisiche, biogeochimiche ed ecologiche a diverse scale spaziali e temporali, anche utilizzando tecnologie di intelligenza artificiale e super-calcolo.
Il gruppo di competenza affronta domande scientifiche relative alle interazioni tra fisica e biogeochimica, all’impatto antropico sui sistemi marini a diverse scale spazio-temporali, allo studio del funzionamento degli ecosistemi e della loro biodiversità, alla simulazione delle reti trofiche e all’approccio ecosistemico alla pesca e all'acquacoltura, all’oceanografia operativa, all’analisi integrata di sistemi ecologici-socio-economici, allo sviluppo sostenibile, alla gestione integrata della zona costiera.
Le aree di interesse includono il Mar Mediterraneo, il sistema Adriatico-Ionio, il Mar Adriatico settentrionale e i suoi sistemi lagunari, il Canale di Sicilia.
I temi di ricerca si inseriscono nelle sfide del Decennio del Mare:
Un oceano pulito in cui le fonti di inquinamento vengono identificate e rimosse
- Studi sulla vulnerabilità degli ecosistemi marini, costieri e lagunari in relazione ai rischi ambientali, quali dispersione di petrolio, microplastiche e altri inquinanti in mare, e impatti legati al ciclo del mercurio, incluso il metilmercurio.
- Metodi statistici tradizionali e di nuova generazione per valutare la qualità delle acque e dei sistemi marini, a supporto delle agenzie ambientali e dell'applicazione delle direttive nazionali e internazionali.
Un oceano sano e resiliente in cui gli ecosistemi marini sono mappati e protetti
- Analisi delle reti trofiche e della distribuzione spaziale degli organismi marini in relazione alle variabili ambientali per identificare le nicchie ecologiche, esplorare la dinamica delle popolazioni, lo stato di salute dell’ecosistema e la biodiversità, e per spiegare e prevedere le possibili variazioni a diverse scale spazio-temporali.
- Studio dei cicli del carbonio e dei nutrienti, e delle interazioni tra componenti biologiche, fisiche, ottiche e chimiche come base per la comprensione del funzionamento, delle dinamiche e dei cambiamenti gli ecosistemi marini.
Un oceano predicibile in cui la società ha la capacità di comprendere le condizioni oceaniche attuali e future
- Ricostruzioni del passato e simulazioni di scenari futuri per valutare gli impatti dell’aumento della CO2 atmosferica e di altre attività antropiche (variazioni nell’uso del suolo, nei carichi di nutrienti e di inquinanti nelle zone costiere, nelle pressioni della pesca) sulla biogeochimica, la distribuzione degli organismi dei diversi livelli trofici e gli habitat.
- Sviluppo e implementazione di tecniche di assimilazione dei dati, aspetto fondamentale della capacità predittiva per ottenere una stima ottimale del vero stato dell'oceano.
Un oceano sicuro in cui le persone sono protette dai rischi e dagli eventi estremi
- Sistemi operativi di previsione oceanica che integrano osservazioni remote, misurazioni in situ e modelli numerici, per il monitoraggio dello stato degli oceani, l'economia blu e la protezione e gestione degli ecosistemi marini.
- Studio delle dinamiche ecologiche derivanti dall’introduzione di specie aliene, e degli eventi di proliferazione di alghe tossiche.
Un oceano utilizzato in modo sostenibile che garantisce la fornitura di cibo
- Approccio ecosistemico alla pesca e all’acquacoltura attraverso l’analisi di dati trofici, reti e catene trofiche marine, ed uso di approcci modellistici integrati per fornire una base scientifica a supporto dei decisori per valutare possibili alternative gestionali, considerando aspetti ecologici, sociali ed economici.
- Analisi dei servizi ecosistemici a supporto della gestione integrata e sostenibile delle zone marine e costiere tramite metodi quantitativi di analisi ecologica e socio-economica per analizzare funzioni e processi ecologici, capacità, flussi, e domanda di beni e servizi dall’ecosistema all’uomo.
Un oceano trasparente con accesso aperto a dati, informazioni e tecnologie
- Nell’ambito del EU Copernicus Marine Services, siamo responsabili della produzione delle previsioni e delle reanalisi della biogeochimica del Mar Mediterraneo e, come servizio downstream, gestiamo un sistema operativo per le previsioni dello stato fisico e biogeochimico del Mar Adriatico settentrionale. I dati e i software utilizzati si allineano alla filosofia FAIR.
- Gestiamo la partecipazione di OGS all’infrastruttura PRACE-Italy a cui collaborano anche altre sezioni di OGS. Con il supporto di CINECA, abbiamo realizzato il programma di formazione “HPC Training and Research for Earth Sciences” (HPC-TRES) per l’uso delle tecnologie HPC nelle Scienze della Terra.
- Gli strumenti si basano su un approccio quantitativo che sfrutta le potenzialità del calcolo scientifico ad alte prestazioni (High Performance Computing – HPC) per incrementare la risoluzione spaziale e aumentare la complessità dei processi fisici, biogeochimici ed ecologici descritti negli algoritmi numerici.
Un oceano che ispira e coinvolge
- Il gruppo contribuisce ad attività formative e di divulgazione a diversi livelli, dalla partecipazione a eventi pubblici, alla docenza in corsi universitari, master e dottorati, all’organizzazione di congressi e scuole internazionali (es. ECEM, AMAREMED, EuroGOOS Ocean Literacy Network).
