Rumore subacqueo in ambiente marino: ideato un nuovo metodo per simulare al meglio la sua propagazione

Le attività umane sono alla base del deterioramento degli ecosistemi marini, e uno dei principali inquinanti individuati nell’ambito della Marine Strategy Framework Directive (MSFD) dell’Unione Europea è il rumore subacqueo di origine antropica.

L’inquinamento sonoro in ambiente marino influenza profondamente le funzioni vitali degli organismi acquatici: nei mammiferi marini compromette comunicazione, alimentazione e riproduzione, mentre nei pesci provoca cambiamenti comportamentali (ad esempio della mobilità, dell’orientamento e dell’alimentazione), fisiologici e addirittura morfologici (come alterazioni cellulari e delle attività enzimatiche). Le sorgenti di rumore definite “impulsive”, come esplosioni o airgun, sono responsabili soprattutto dei danni morfologici, mentre quelle “continue”, come il traffico marittimo o le attività offshore, sono invece alla base dei cambiamenti comportamentali degli organismi.

Per far fronte a questo problema, la comunità scientifica ha già sviluppato diversi progetti e database come Copernicus Marine Service, EMODnet, JOMOPANS, SATURN e SONIC, finalizzati a caratterizzare l’ambiente marino e a creare mappe acustiche dettagliate, fondamentali per monitorare il rumore in diverse regioni e la sua provenienza da specifiche sorgenti.

Gli approcci tradizionali alla definizione della propagazione del rumore subacqueo, tuttavia, presentano dei limiti significativi quando si tratta di “mappare” scenari tridimensionali complessi, sorgenti direzionali e rumori a banda larga tipici delle attività antropiche.

In un nuovo studio, intitolato “Modeling underwater noise propagation: A comparative study of fully 3D Time-Domain numerical strategies”, pubblicato sulla rivista internazionale Ocean Engineering e realizzato da un gruppo di ricercatori e ricercatrici dell’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS e del Dipartimento di Ingegneria e Architettura dell’Università di Trieste, si è cercato di superare questi limiti, sviluppando un nuovo solutore acustico (nel tool open source OpenFoam) capace di gestire meglio ambienti di scala media, a frequenze rilevanti per applicazioni pratiche, mediante un approccio modellistico innovativo.

I ricercatori hanno confrontato tre metodi numerici che simulano la propagazione di onde acustiche nel tempo e in uno spazio tridimensionale - Finite Difference (FD), Finite Volume (FV) e Spectral Element Method (SEM) -, così da comprendere al meglio le loro rispettive caratteristiche di facilità di utilizzo, flessibilità di applicazione e altissima precisione. Lo studio fornisce indicazioni pratiche utili al resto della comunità scientifica: SEM è consigliato per simulazioni ad alta precisione in geometrie complesse, mentre FD e FV offrono maggiore efficienza e facilità di implementazione, soprattutto per sorgenti in movimento.

Gli sviluppi futuri del lavoro punteranno a una caratterizzazione più dettagliata delle sorgenti e alla loro integrazione in framework di analogia acustica.

Questo nuovo approccio rappresenta un passo importante verso la simulazione realistica del rumore marino, concentrandosi anche sulla rappresentazione e valutazione dell’impatto della direzionalità delle sorgenti acustiche. Dimostra inoltre che la modellazione spazio-temporale 3D non solo è fattibile, ma costituisce anche uno strumento fondamentale per comprendere e mitigare l’impatto del rumore antropico sugli ecosistemi marini, a garanzia di un futuro con mari più silenziosi e sostenibili.