Modelli matematici ed effetti del cambiamento climatico sulla vita negli oceani - Il caso del plancton e dell’ossigeno = Mathematical models and climate change effects on life in the oceans - The case of plankton and oxygen

Il cambiamento climatico è un fenomeno che sta modificando gli equilibri di ogni forma di vita sulla Terra. Per cercare di prevedere alcune delle sue conseguenze, in questo elaborato vengono presentati due modelli matematici che simulano le dinamiche della vita (che coinvolge plancton e ossigeno) negli oceani. Questi sono i principali produttori di ossigeno che, dopo esser stato ottenuto mediante fotosintesi dal fitoplancton, viene immesso in atmosfera. La produzione di ossigeno dipende dalla temperatura e, in parte, viene ostacolata dal riscaldamento globale. I modelli matematici presentati simulano la dinamica accoppiata del plancton e dell’ossigeno che, attraverso un opportuno parametro, dipende dall’aumento della temperatura dovuto al cambiamento climatico. Sono state utilizzate equazioni differenziali ordinarie per modellare il sistema spazialmente omogeno ed equazioni differenziali alle derivate parziali per simulare il sistema spazio-temporale. Si ricava, al variare del tasso di produzione di ossigeno, una dinamica oscillatoria, nel caso del sistema di EDO, e, nel caso del sistema di EDP, la formazione di caratteristici pattern, visualizzati su un opportuno dominio bidimensionale. Un’eccessiva o una scarsa produzione di ossigeno impedisce il corretto funzionamento dei meccanismi vitali delle specie acquatiche e può indurre ad un brusco cambio della dinamica plancton-ossigeno, conducendo, nel peggiore dei casi, anche alla completa scomparsa della vita negli oceani e ad un esaurimento di ossigeno. Tale scenario, apparentemente remoto, potrebbe avere conseguenze catastrofiche per la vita sulla Terra.