Water Mixing and Quality in Semi-Enclosed Sea Basins: The Adriatic and Gemlik Bay Cases

I bacini marini semi-chiusi sono particolarmente vulnerabili al degrado della qualità dell'acqua poiché lo scambio limitato con il mare aperto aumenta il tempo di residenza, mentre la stratificazione verticale di densità inibisce il mescolamento e la ventilazione delle acque profonde. In tali sistemi, la concomitanza di lunghi tempi di rinnovo e forti interfacce termoaline può favorire la persistenza di nutrienti, contaminanti e sedimenti sospesi, aumentando la probabilità di eutrofizzazione, impatti sulla torbidità ed esaurimento dell'ossigeno nelle acque di fondo. All'interno di questo quadro generale, questa tesi sviluppa e applica approcci di modellazione basati sulla fisica per la valutazione della qualità dell'acqua, in particolare per quantificare il rinnovo e la ritenzione in bacini stratificati e per fornire indicatori pratici per la valutazione degli impatti della risospensione dei sedimenti associati alle operazioni offshore. In primo luogo, è stato sviluppato e validato un modello idrodinamico tridimensionale ad alta risoluzione Delft3D per la Baia di Gemlik (Mar di Marmara), un bacino semi-chiuso ampiamente segnalato come una delle aree più colpite dall'inquinamento del Mar di Marmara, caratterizzato da ricorrente arricchimento di nutrienti, eventi di fioritura algale e bassi livelli di ossigeno sul fondo durante i periodi stratificati, utilizzando profili CTD in situ provenienti da condizioni stagionali contrastanti. Il modello riproduce con alta fedeltà la struttura a due strati osservata e le caratteristiche nette di aloclino e termoclino, mentre il prodotto di rianalisi Copernicus mostra bias sistematici, tra cui salinità superficiali più basse e strati di interfaccia eccessivamente diffusi, limitando la sua idoneità per valutazioni focalizzate sulla stratificazione in piccoli bacini. L'analisi basata su traccianti fornisce la prima stima quantitativa del tempo di residenza dell'acqua nella Baia di Gemlik, rivelando un rapido rinnovo negli strati superiori (≈25–50 giorni) ma una forte ritenzione in profondità, con acque al di sotto dei 60 m che mostrano una persistenza superiore agli 8 mesi, e lo strato di fondo che si avvicina agli 11 mesi. Questi risultati evidenziano come la stratificazione possa isolare le acque di fondo e amplificare la vulnerabilità all'accumulo di inquinanti e all'ipossia. In secondo luogo, viene proposta una metodologia precauzionale e basata sulla fisica per valutare l'impronta sulla qualità dell'acqua della risospensione dei sedimenti durante la rimozione completa di piattaforme offshore nel Mar Adriatico italiano. Un ampio set di simulazioni CORMIX del trasporto di sedimenti scavati, che copre condizioni ambientali e operative rappresentative, è sintetizzato in relazioni predittive per le distanze caratteristiche di impatto, consentendo uno screening rapido dell'estensione del potenziale pericolo quando le informazioni dettagliate sul sito sono limitate. I risultati indicano che gli impatti del pennacchio sono transitori e spazialmente limitati: la diluizione supera il 99% entro pochi giorni; gli effetti dei sedimenti depositati rimangono limitati (