Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

149

SURFACE CIRCULATION AND FLUXES INSIDE THE CENTRAL MEDITERRANEAN SEA

Vetrano A., G.P. Gasparini* and M. Astraldi

Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Scienze MARine, Sezione territoriale di La Spezia, S. Terenzo loc. Pozzuolo, 

La Spezia, Italy  - anna.vetrano@sp.ismar.cnr.it

Abstract

A composite data set of hydrographic measurements, SST and current data was used to describe the Atlantic Water circulation in the

Central Mediterranean Region during different seasonal periods. While the mean current features were estimated applying to the region

an inverse box model, the shorter variability was investigated using the remote sensing SST and currentmeter measurements. A special

attention was devoted to understand the role played by the wind field in determining the main features and their variability.

Keywords: Sicily Strait, Sardinia Channel, Inverse box model, surface circulation

Introduction

The Central Mediterranean connects the Ionian basin with two

main basins of the Western Mediterranean: the Tyrrhenian and the

Algerian Seas. The principal water masses forming the circulation of

the Mediterranean Sea are forced to ?ow through the region, which

then become essential for the assessment of water budget of the whole

basin. For these reasons, the area has been extensively investigated

since the ‘70s (1; 2; 3). Recently (4) have qualitatively described the

general circulation of the area while (5) have provided a quantitative

estimates of seasonal water ?uxes. This present work is devoted to

improve the resolution of the surface mesoscale structures and to

explore the main forcing of the region. 

Seasonal hydrographic surveys were conducted in the Central

Mediterranean between November 1993 to June 2000 (Fig. 1). The

data-set includes CTD measurements along several sections, long-

term current measurements and several VM-ADCP data. The data-set

has been integrated with the ECMWF data at 10 m, used to define the

wind stress curl field with a spatial resolution of a half degree.

Moreover, several remote sensing SST images have been retrieved

during a period including the CTD cruise spanning-time. This was

done in order to follow the time evolution of the mesoscale structures

pointed out through hydrographic measurements (usually extending

over a period of about 20 days).

Fig. 1. Measurement sites in the Central Mediterranean Sea during

January 1997.

Results 

The result of the model is a mean circulation over the region. The

reference velocity, obtained as the system solution by SVD inversion

method (6), is applied to the initial geostrophic velocity field, to

obtain the absolute geostrophic ?ow. The surface ?ux patterns shows

a main vein of Atlantic Water ?owing from the Algerian Basin ranging

from 2.24 to 0.97 Sv. The major part enters into the eastern

Mediterranean basin. This vein is subject to important mesoscale

phenomenon inside the Sicily strait region, where the recirculation

may have the same relevance of the mean ?ow. Similar recirculation

also occurs inside the Sardinian Channel, and it was estimated to be

about half of that occurring at the sill strait region. The vein entering

the Tyrrhenian Sea varies from 0.1 to 1.2 Sv. It recirculates

cyclonically into the basin and exits along the Sardinia cost. This

out?ow varies between 0.38 and 0.82 Sv.

The main structures estimated by the model are in good relationto

the remote sensing SST and current-meter data relative to the

measurements period. Two relevant features can be observed: a cold

and salt cyclonic circulation subsists to the northwestern side of the

region, whereas a warmer and fresher anticyclonic structure prevails

to the south. The wind stress curl was calculated from ECMWF and

related to the circulation and SST fields. The analysis confirms that

both structures are wind-driven and may have a significant role in

modulating the mean ?ow through the region.

References

1-Garzoli S. and C. Maillard, 1979, Winter circulation in the Sicily and

Sardinia Strait region. Deep-Sea Res.,26A: 933-954.

2-Grancini G. F. and A. Michelato, 1987, Current structure and

variability in the Strait of Sicily and adjacent area. Ann. Geophys.,5B, 75-

88.

3-Astraldi M., G.P. Gasparini, S. Sparnocchia, M. Moretti and E.

Sansone, 1996, The Characteristics of the water masses and the water

transport in the Sicily Strait at long time scales. In: Dynamics of

Mediterranean straits and channels, CIESM Science Series n.2, Bull. Inst.

Oceanograph., Monaco,n. special 17: 95-115.

4-Astraldi M., G.P. Gasparini, A. Vetrano and S. Vignudelli, 2002,

Hydrographic characteristics and interannual variability of water masses

in the central Mediterranean: a sensitivity test for long-term changes in the

Mediterranean Sea. Deep-Sea Res.,49: 661- 680.

5-Vetrano A. G.P. Gasparini, R. Molcard and M. Astraldi, 2003, Water

Flux Estimate in the Central Mediterranea Sea from an Inverse Box

Model, J. Geophys. Res., in press.

6-Wunsch C. , 1996. The ocean circulation inverse problem, Cambridge

University Press, 442 p.