SHORT-TERM CHANGES OF HYDROBIOLOGICAL FEATURES 

IN THE GULF OF MILAZZO (TYRRHENIAN SICILY)

Decembrini F.

*

, Azzaro F., Galletta M., Raffa F.

IAMC-CNR, Messina, Italy - * decembrini@ist.me.cnr.it

Abstract

In the framework of a wider National research program dealing with costal waters quality (MIUR-Cluster10-SAM) two seasonal

hydrobiological cruises were carried out in the Gulf of Milazzo to study the changes in thermo-haline structures, nutrients concentrations

and phytoplankton biomass (expressed as chlorophylla) distribution. Two water masses: Tyrrhenian Surface Water in the uppermost 50m-

thick layer and Levantine Intermediate Water below them are present and ?ow in the same direction (W-E). Chl-adistribution showed a

clear phytoplanktonic accumulation in a frontal zone located between nearshore and offshore waters during both stratification and mixing

periods.

Key-words: hydrography, chlorophyll a , Tyrrhenian Sea

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

511

Introduction

In the Mediterranean sea the phytoplankton biological cycle is

driven by seasonal conditions: in summer when water stratification

exists the phytoplankton community is in a stationary phase after

spring growth; in winter when vertical water mixing prevails

autotrophic populations are in lag period preceding the late-winter

development

The aim of this short note is to describe the hydrological and

trophic conditions during fall-to-winter transition when convective

mixing destroyes the pycnocline and enriches the surface waters with

nutrients.

The Gulf of Milazzo is a natural Bay of about 25 Km

2

of the

nothern coast of Sicily, comprised between two Capes of Milazzo

(west side; 38°16’N-15°14’E) and Rasocolmo one (eastern side;

38°18’N-15°33’E ), and open to the Tyrrhenian sea. The central

stretch of coast hosts wide sandy beaches and several seasonally-

controlled stream out?ows. The city of Milazzo and its harbour are

located in the lee of Cape Milazzo and in the neighbours a refinery

and a thermal power plant have been settled in 1960s. The continental

shelf is narrow and irregular having a width of ~0.2 km off the

C°Milazzo and ~ 2 km in the center where at ~1.4 km from the coast

reaching 500m depth. Hydrodynamics in the Gulf is complex: a

general cyclonic circulation in the uppermost layer of off-shore waters

can be identified, while the inner part is characterized by a smaller

anticyclonic structure in?uenced by geomorphology and winds. The

most frequent winds are from SE and from NW, this latter can be

often very intense in winter and spring.

Sampling

Sampling was performed on board the M/V L. Sanzoon December

18

th

2002 and on February 26

th

2003. The hydrographic surveys

(CTD/Rosette) approached the area through eleven fixed stations on

three transects. Three samples were taken in the layer hosting the

Deep Chlorophyll Maximum (above-DCM, DCM and below-DCM).

Temperature and conductivity, salinity, and dissolved oxygen were

recorded using SBE-911+CTDO profiler equipped with Turner Scufa

?uorometer (for Chla). CTD and ?uorescence data quality was

checked by comparison with lab samples.

Inorganic phosphorous and nitrogen (PO

4

and NO

3

[1]; NH

4

[2])

were analyzed using US/VIS spectrophotometer; and Chla

concentration was determined by spectro?uorometer [3].

Results and Discussion

In December surface warmer waters (17.56 °C) were separated by

a thermocline, in the layer between 50 and 100m, from the deeper

waters (14.14 °C), while in February the homogeneity of the thermal

field existed (13.74 and 14.53 °C). Surface salinity (37.82 ppt) was

homogeneous up to 60m then an halocline down to 70m (37.85-38.65

ppt) was found in late-fall, whereas in February the salinity resulted

constantly increasing with the depth (37.60-38.62 ppt) along the

whole water column. Though different to each other the thermo-haline

structures of the transects in late-fall and winter showed a high spatial

homogeneity.

Nutrient concentration in late-fall showed mean values of

0.29

±

0.19 

µ

M for PO

4

, 0.21

±

0.18

µ

M for NH

4

and 1.81

±

2.07

µ

M for

NO

3

, whereas higher values were found in February (0.36

±

0.24

µ

M

for PO

4

, 0.70

±

.065

µ

M for NH

4

and 3.26

±

4.36

µ

M for NO

3

) due to

winter mixing which enriched euphotic layer.

Chlaconcentration in the 0-80m layer ranged between 0.12 and

0.44 

µ

gl

-1

with a mean value of 0.14

±

0.04 

µ

gl

-1

in December and

0.25

±

0.08 

µ

gl

-1

in February when the values were doubled . In both

periods the integrated Chlavalues (0-80m) exhibited a general coast-

to-offshore increase evidencing a weak frontal zone linked to the

hydrodinamic coastal circulation (Fig. 1).

Vertical Chladistribution showed a pattern typical of temperate

waters with the DCM generally located at 50m of depth in both

periods and stations. The DCM depth during the measurements

uplifted with respect to that observed in late spring and the one known

for Tyrrhenian off-shore waters as well [4]. This trophic condition

seems to be linked to both hydrographic conditions and phytoplankton

cycle. In late fall the autotrophic community shows lower biomass

when a weak water stratification exists; whereas in February with

omogeneous water column, Chlapresents higher values in

relationships to the bimodal plankton pattern. This condition is

supported by the vertical distribution of dissolved oxigen maximum,

which is located above the DCM in December and below it in winter.

In conclusion short-term hydrobiological changes were evidenced

by different thermo-haline structures and nutrients and chlorophylla

concentrations. A frontal zone between the costal and the off-shore

waters, due mainly to meso-scale dynamical structure, was evidenced

in both periods by accumulation of phytoplankton biomass.

References

1-Aminot A., Chassepied M., 1983. Manuel des analyses chimiques en

milieu marin. Centre National pour l’Exploration des Océans. 1-395.

2-Strickland J.F.H., Parson T.R., 1972. A pratical handbook of seawater

analisys. Bull. Fish. Res. Ed. Can., 167: 311 p.

3-Lazzara L., Bianchi F., Falcucci M., Hul, V., Modigh M., Ribera

D’Alcalŕ’M., 1990. Pigmenti clorofilliani. Nova Thalassia, 11: 207-223.

4-Azzaro F., Decembrini F., Raffa F., Greco S. Caratteristiche

idrobiologiche del tirreno sud orientale 33°Congresso Biologia Marina

Mediterranea - Castelsardo (SS) 3 - 8 Giugno 2002.

Fig. 1. Gulf of Milazzo: water circulation and integrated Chla(mg m

-2

)

of the 0-80m layer in winter.