Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

122

DENSE WATER FORMATION IN THE SOUTHERN ADRIATIC SEA ASSOCIATED WITH VARIATIONS OF

THE THERMOHALINE CIRCULATION IN THE IONIAN SEA DURING 2001-2002

Beniamino B. Manca

1*

, Giuseppe Civitarese

2

, Birgit Klein

3

, and Maurizio Ribera d’Alcalà

4

1

Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS, Borgo Grotta Gigante 42/c, 34010 Sgonico (Trieste), Italy

* bmanca@ogs.trieste.it

2

Istituto Scienze del Mare, Sezione di Trieste, Trieste, Italy, g.civitarese@ts.ismar.cnr.it

3

University of Bremen, Institute of Environmental Physics, Bremen, Germany, bklein@physik.uni-bremen.de

4

Stazione Zoologica ‘A. Dohrn’, Napoli, Italy, maurizio@alpha.szn.it 

Abstract

Hydrographic observations conducted in the southern Adriatic and Ionian Seas during 2001-2002 asses the role of the Adriatic in driving

the deep/internal thermohaline circulation of the Eastern Mediterranean. The concurrent presence of key elements in the southern cyclonic

gyre (i.e. strong atmospheric forcing and the exposure of highly saline waters at surface) and the arrival of dense waters from the northern

shelf caused the deep ventilation of the bottom layer. The mixing between the pre-existent ‘older’deep waters and the new discharged one

has been estimated, along with the salt contents and some biochemical elements budgets, following the transient event. 

Keywords: Adriatic Sea, deep convection, thermohaline circulation

Introduction

The factors controlling the dense water formation in the Adriatic

Sea have been largely studied using field observations and modelling

simulations [1]. Dense water formation events occur in the southern

Adriatic Sea by open-ocean deep convection because of winter

outbreaks of northerly cold air masses and of highly saline waters

from the Eastern Mediterranean that regularly intrude into the Adriatic

Sea at the intermediate layer. Dynamic topography maps based on

individual hydrographic cruises have shown consistently a

topographically controlled baroclinic cyclonic circulation and

periodical exposures at surface of highly saline waters [1], often

associated with vigorous air-sea interactions during the winter.

However, the deep ventilation of the bottom layer has not been

observed during the last two decades. The overall objective of this

work is to assess the regained role of the Adriatic Sea as site of dense

water formation for the Eastern Mediterranean, which was

temporarily reduced during the ascendant and the mature phase of the

Eastern Mediterranean Transient (EMT). 

Results and Discussion

The data used for this study were collected during late winter in

March-April 2002 in the Adriatic-Ionian region within the SINAPSI

(Seasonal, INterannual and decAdal variability of the atmosPhere,

oceanS and related marIne ecosystems) national programme. The

field investigations have indicated a prevailing increase of the salinity

in the Southern Adriatic Sea according to the spreading of the highly

saline Cretan Intermediate Water [2], which intruded into the Adriatic

Sea. In the Southern Adriatic gyre, the deep ventilation of the bottom

layer (1200 m) have been observed along with a density-driven

bottom current transporting less saline, cold and highly ventilated

dense water into the deep Ionian basin. 

Figure 1 shows the vertical water-mass structure in the Southern

Adriatic gyre, exemplified by the salinity, oxygen and beam

attenuation coefficients measured by means of transmissometer.

These observations indicate: (i) the presence of highly saline water

masses at surface (S>38.80), consistent with changes in the Eastern

Mediterranean circulation; (ii) the deep convection in the centre of the

cyclonic gyre exemplified by the deep ventilation down to 800-1000

m (O

2

> 5.35 ml/l); and (iii) the presence of a highly ventilated water

mass (O

2

> 5.40 ml/l) in the bottom layer, presumably cascading from

the shelf/slope. This interpretation is further confirmed by an increase

of suspended material in the bottom layer because of the re-

suspension of the sediment as the water mass is cascading along the

shelf/slope. 

In synthesis, in 2002 the dense waters that reside in the deep

southern Adriatic reservoir were renewed. However, the deep

convection did not reach the bottom layer, allowing us to conclude

that the signal of the ventilation of the bottom waters is associated

with a large contribution from the northern shelf region. As

concluding remark we can say that it took almost one decade from the

maximum manifestation of the EMT for the Adriatic Sea to resume

the leading role for the dense waters production of the Eastern

Mediterranean. 

Fig. 1. Vertical distribution of Salinity, Dissolved Oxygen (ml/l) and Light

Transmission (%) along the section in the southern Adriatic Sea (see

inset map) in early April, 2002.

References

1-Gacic M., Lascaratos A., Manca B.B., and Mantziafou A.,

2001.Adriatic deep water and interaction with the Eastern Mediterranean

Sea. Pp. 111-142. In: Physical Oceanography of the Adriatic Sea, B.

Cushman-Roisin et al.(eds.), Kluwer Academic Publishers. 

2-Manca B.B., Budillon G., Scarazzato P., Ursella L., 2003. Evolution of

dynamics in the eastern Mediterranean affecting water masses structures

and properties in the Ionian and Adriatic Seas. J. Geophys. Res.,108(C9),

8102, doi:10.1029/2002JC001664.