Implementation and application of new technologies for marine environmental research

Abstract

Oceans play a fundamental role in the climate balance and change both physically, through heat transport and water masses exchanges, and chemically, interacting in the carbon cycle through the photosynthesis and the biological pump. Knowledge and understanding are the keys to sustainable development and good ocean governance, as required by international organizations and european maritime policy. Everyday new technologies emerges in all marine science sectors to facilitate the understanding of marine life, to promote traditional maritime sectors and to provide solutions to prevent and forecast climate change and marine pollution. Unfortunately there is a structural lack of observational networks for open oceans and coastal seas and a limit to physical domain. The knowledge of the oceans is stringly limited by the observational capacity, consequently the development of new sensors and platforms contributes to the extension of measuring capacity of marine phenomena. My research work shows new low-cost sensors and probes developed to measure marine temperature, conductivity, chlorophyll a and CDOM fluorescences, turbidity, focusing both on sensing strategies, general architecture and laboratory trials and on the different application during several oceanographic surveys in the Mediterranean Sea. These technological solutions were designed for the implementation of oceanographic monitoring networks to contribute to the understanding of physical and biological marine processes.

Gli oceani giocano un ruolo chiave nel bilancio e nei cambiamenti climatici sia dal punto di vista fisico, attraverso il trasporto di calore e gli scambi tra le masse d’acqua, che dal punto di vista chimico, interagendo nel ciclo del carbonio attraverso la fotosintesi e la biological pump. La conoscenza e la comprensione di questi processi complessi sono la chiave attraverso cui accrescere lo sviluppo sostenibile e la buona gestione dell'oceano, come richiesto dalle organizzazioni internazionali e dalla politica marittima europea. Ogni giorno emergono nuove tecnologie in tutti i settori della scienza marina con lo scopo di facilitare la comprensione della vita marina, promuovere i settori marittimi tradizionali e fornire una serie di soluzioni per prevenire e prevedere i cambiamenti climatici e l'inquinamento marino. Purtroppo c'è una lacuna strutturale nelle reti osservative sia negli oceani aperti che nei mari costieri, limitate spesso al solo dominio fisico. Ma la conoscenza degli oceani è strettamente limitata dalla capacità di osservazione, di conseguenza lo sviluppo di nuovi sensori e piattaforme di misura può contribuire all'estensione della capacità di misura dei fenomeni marini. Il mio lavoro di ricerca mostra nuovi sensori e sonde a basso costo per la misura di temperatura, conducibilità, fluorescenza di clorofilla a e CDOM, torbidità, con un focus particolare sulle strategie di rilevamento, sull'architettura generale e sulle prove di laboratorio, nonchè sulla loro applicazione durante diverse indagini oceanografiche Mar nel Mediterraneo. Queste soluzioni tecnologiche sono state progettate per l'implementazione di reti di monitoraggio oceanografiche che possano contribuire alla comprensione dei processi marini sia fisici e che biologici.