Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

147

LAGRANGIAN MEASUREMENTS OF SURFACE CIRCULATION AND KINETIC ENERGY DISTRIBUTION

IN THE NORTHERN ADRIATIC 

L.Ursella*, P.-M. Poulain and R. Barbanti

OGS, Borgo Grotta Gigante 42/c, Sgonico, Trieste, Italy - * lursella@ogs.trieste.it

Abstract

The near-surface circulation of the Northern Adriatic is explored using Lagrangian drifting buoy measurements obtained between

September 2002 and October 2003. The data set presents a very good coverage over the studied area and within the measurement period.

The main pathways of the surface waters are defined and the major persistent surface features are described, together with their variability.

Mean kinetic energy (MKE) and eddy kinetic energy (EKE) have been calculated and their spatial and seasonal variability is presented.

Autumn and winter have been found to be the most energetic seasons. 

Key-words: Surface Circulation, Energy, Adriatic Sea

Introduction 

As part of the ONR-sponsored DOLCEVITA program, more than

120 surface drifters were deployed in the Northern Adriatic starting in

September 2002 to monitor the surface circulation in most areas of the

Northern Adriatic until the end of 2003.

Data and methods

Two versions of the CODE drifter were mainly used: the first one

uses the standard ARGOS telemetry [1] and the second one is

equipped with an additional GPS system, which permits to obtain a

finer resolution both in time and space. Position sampling for GPS-

CODE drifters was programmed at 0.5 or 1 hour intervals. The data

set analyzed in this paper starts on 21 September 2002 and ends on 1

October 2003. Both ARGOS and GPS position data have been quality

controlled, while only ARGOS data have been objectively

interpolated every 2 hours, low-pass filtered (36 hour cut-off) and re-

sampled every 6 hours. Surface velocities have been then calculated

as finite differences of the position data. The Northern Adriatic is well

covered by drifters, with maximum density in the northernmost part

of the basin, due both to a major number of deployments and to a

larger time of residence of drifters in that zone. The total number of

drifter-years for the ARGOS data set is 21.33.

Mean Circulation and Energy

The mean surface ?ow has been calculated for the whole period

from the low-passed data binned in circles of 10 km of radius,

separated by 10 km. The mean surface ?ow field reveals the well-

known persistent features of the Adriatic surface circulation, such as

the Western Adriatic Current (WAC) along the Italian coast, the

Eastern Adriatic Current (EAC) along the Croatian coast that re-

circulates partially around the Middle Adriatic Pit (MAP) and

partially to the south of Istria, and finally the northernmost cyclonic

gyre [1, 2]. A zone of almost no ?ow and no variance is present in

front of the tip of Istria, showing an almost steady pool all over the

period. From the mean ?ow field and variance, the MKE and EKE

have been calculated. They are depicted in Figure1a and 1b,

respectively. The highest values for MKE are found in three zones: i)

in front of the Po river delta, ii) along the Italian coast south of the

delta, and iii) over the MAP. The maximum value, equal to 362

cm

2

/s

2

, is located north of Ancona, where the EKE is the same order

of magnitude (107 cm

2

/s

2

), indicating an equal partition of energy

between the two. On the contrary, the zone south of Ancona is

characterized by the maximum in EKE (about 256 cm

2

/s

2

), indicating

a highly variable zone with current reversals. The already mentioned

zone in front of the tip of Istria shows very low values for MKE (<5

cm

2

/s

2

) with higher values for EKE (about 30 cm

2

/s

2

). Calculating the

ratio EKE/MKE, the lower values are found principally in the zones

of re-circulation of the EAC and along the Italian coast near Ancona.

The temporal distribution of the kinetic energy for the whole basin

shows that autumn and winter are the more energetic seasons, both in

MKE and in EKE. In autumn the MKE is strong along the Italian

coast, probably due to strong Po River out?ow, and around the MAP,

with high values for EKE in front of the Po River and south of

Ancona. In winter, the MKE is particularly strong in the zone between

the tip of Istria and the Italian coast, due to strong Bora wind activity.

In spring large values for the MKE and the EKE are found only to the

south of Ancona. Finally, in summer the MKE is weak all over the

basin, with EKE strong only along the Italian coast south of Ancona.

Conclusions

Direct surface measurements obtained from drifting buoys over one

year, provided the first detailed description of the circulation in the

northern Adriatic. The mean ?ow pattern confirmed the major well-

known features but also evidenced new structures with their spatial

and temporal evolution. The calculated kinetic energy shows an

almost permanent and very energetic zone along the Italian coast.

Energy results maximum in autumn and winter, while it is very weak

in summer.

Acknowledgments. The authors are grateful to all the people who

deployed drifters in the Adriatic Sea. This research was supported by

the Office of Naval Research under grant N000140310291.

References

1-P.-M.Poulain, 2001. Adriatic Sea surface circulation as derived from

drifter data between 1990 and 1999. J. Mar. Syst., 29: 3-32.

2-B.Cushman-Roisin, M.Gacic, P.-M.Poulain and A.Artegiani, 2001.

Physical Oceanography of the Adriatic Sea. Kluwer Academic Publishers,

304 p.

Fig. 1. Mean kinetic energy (a) and eddy kinetic energy (b) in the rotat-

ed Northern Adriatic for the period 21 September 2002 to 1 October 2003.

Only bins with more than 10 observations have been taken into account.