Riverine discharge and plume in the northern adriatic sea. An hydrodinamic and biogeochimical modeling study of present conditions and future scenarios

The Northern Adriatic Sea for its position holds a special importance for its surrounding territories. It is a very productive sea intensively fished and provides a relevant contribution to the economies of the neighbouring countries through tourism, transport and offshore extractive activities. Its dynamics are affected by riverine discharges and changes in these inputs can lead to modification of its environmental quality and of its usability by the neighbouring countries. In this thesis the hydrographical structure of some of the most important rivers that discharge in the Adriatic Sea and how their runoff has changed over the past century have been investigated. The results of the analysis of the hydrography, Normal Climatologies and trends showed a decrease in total discharge and a modification of its yearly distribution. This analysis permitted to produce scenarios (with a 10% and 20% decreases over yearly base) of the possible evolution in streamflow if the ongoing impacts do not change. The role of those rivers (specifically the Po, Adige and Brenta) and their plume was studied through the implementation of numerical simulations of the Adriatic Sea. More specifically it was possible to highlight how river discharges determine the Southward spreading of the plume, its total area and influence the water column stability in coastal areas.. Estimates of the phytoplanktonic biomass inside the plume and over the whole Northern Adriatic showed a direct link between high discharges and high biomasses. The scenario streamflows have been used as inputs for two runs to study the effects of lowered freshwater inputs. The analysis showed that in spite of the reduction of inputs the total plume area and biomass decreased between 30% and 70%. Moreover in coastal areas the water column stratification resulted significantly compromised especially during Spring and Summer months. The latter fact can partially explain the biomass reduction much larger that river discharge one.

Il Nord Adriatico ricopre un ruolo fondamentale per i paesi che lo circondano. É un mare produttivo e sfruttato per la pesca e che contribuisce significativamente alle economie dei paesi circostanti attraverso il turismo, i trasporti e le attività estrattive. Le sue dinamiche sono influenzate dagli apporti fluviali e cambiamenti in questi forzanti possono portare a variazione nella sua qualità ambientale e fruibilità per i paesi circostanti. In questa tesi si è investigata la struttura idrografica di alcuni dei più importanti fiumi che sfociano in Adriatico e come le loro portate siano cambiate nel corso dell'ultimo secolo. I risultati dell'analisi dell'idrografia, delle Climatologie Normali e dei trend hanno mostrato un calo nella portata totale e una variazione nella loro distribuzione annuale. Queste analisi hanno permesso di sviluppare degli scenari (con cali del 10% e 20% sulla media annuale) con la possibile evoluzione delle portate se gli impatti attuali continueranno. Il ruolo di questi fiumi (in particolare Po, Adige e Brenta) e della loro plume sono stati studiati implementando simulazioni numeriche del Mar Adriatico. Nello specifico è stato possibile evidenziare come gli apporti fluviali determinano lo spreading a sud della plume, l'area totale e le influenze sulla stabilità della colonna d'acqua in aree costiere. Stime di biomassa fitoplanctonica dentro la plume e su tutto il Nord Adriatico hanno mostrato un collegamento diretto tra elevate portate ed elevate biomasse. Le portate di scenario sono state usate come input di due run di studio degli effetti di un calo degli apporti di acque dolci. L'analisi hanno mostrato che nonostante la riduzione degli input la biomassa totale cala tra il 30% e il 70%. Inoltre nelle aree costiere la stratificazione della colonna d'acqua risulta significativamente compromessa, particolarmente nei mesi primaverili ed estivi. Questo può in parte spiegare la maggiore riduzione della biomassa in confronto al calo di portate.