In idrologia , un picnocline è un cline, o uno strato verticale, in cui il gradiente di densità (∂ ρ∂ z) è il più alto all'interno di un corpo idrico. Una corrente oceanica è generata da forze come onde che si infrangono, differenze di temperatura e salinità, vento, effetto di Coriolis e maree, causate dall'attrazione gravitazionale della Luna e del Sole. Inoltre, le proprietà fisiche di un picnocline guidate dai gradienti di densità influenzano anche i flussi verticali ei profili nell'oceano. Questi cambiamenti possono essere correlati al trasporto di calore, sale e sostanze nutritive nell'oceano. La diffusione della picnocline controlla il upwelling .
Il picnocline corrisponde generalmente al termoclino , lo strato in cui il gradiente di temperatura è più elevato. La picnocline è anche una zona di grande stabilità, delimitando verticalmente gli strati di impasto (in) degli strati profondi.
Al di sotto dello strato di miscelazione, un gradiente di densità stabile (cioè una picnocline) separa la parte superiore e inferiore dell'acqua, ostacolando il trasporto verticale. Questa separazione ha importanti effetti biologici sull'oceano e sugli organismi viventi marini. Tuttavia, il mescolamento verticale attraverso un picnocline è un fenomeno regolare negli oceani e si verifica attraverso la turbolenza prodotta dal taglio. Una tale miscela gioca un ruolo chiave nel trasporto dei nutrienti.
La miscelazione turbolenta, prodotta dai venti e dalle onde, trasferisce il calore verso il basso dalla superficie. Alle basse e medie latitudini, questo crea uno strato di miscelazione dell'acqua superficiale di temperatura quasi uniforme, che può variare da pochi metri di spessore a diverse centinaia di metri di profondità. Al di sotto di questo strato di miscelazione, a una profondità di 200-300 m nell'oceano aperto, la temperatura inizia a diminuire rapidamente fino a circa 1000 m. Lo strato d'acqua all'interno del quale il gradiente di temperatura è maggiore è chiamato termoclino permanente. La differenza di temperatura attraverso questo strato può arrivare fino a 20 ° C, a seconda della latitudine. Il termoclino permanente coincide con un cambiamento di densità tra l'acqua di superficie a bassa densità e l'acqua di fondo densa. La regione di rapido cambiamento di densità è chiamata picnocline, e questa funge da barriera al flusso verticale dell'acqua; quindi, influisce anche sulla distribuzione verticale di alcune sostanze chimiche che svolgono un ruolo nella biologia dei mari. Forti gradienti di temperatura e densità possono anche agire come una restrizione ai movimenti verticali degli animali.
Le picnocline sono instabili quando il loro numero di Richardson scende al di sotto di 0,25. Il numero di Richardson è un valore adimensionale che esprime il rapporto tra energia potenziale ed energia cinetica. Questo rapporto scende al di sotto di 0,25 quando la velocità di taglio supera la stratificazione. Questo può produrre instabilità Kelvin-Helmholtz , con conseguente turbolenza che porta alla miscelazione.
Le variazioni di profondità o altre proprietà del picnocline possono essere simulate da modelli computerizzati. L'approccio più semplice per questi modelli è esaminare il modello di pompaggio di Ekman basato sul General Ocean Circulation Model (OCGM).
Il tasso di crescita del fitoplancton è controllato dalla concentrazione di nutrienti e la rigenerazione dei nutrienti nel mare è una parte molto importante dell'interazione tra livelli trofici alti e basali. La separazione dovuta alla picnocline impedisce l'apporto di nutrienti dallo strato inferiore allo strato superiore. I flussi di nutrienti attraverso il picnocline sono inferiori rispetto agli altri strati superficiali.
L'anello microbico è un percorso alimentare nella rete alimentare marina microbica. Il termine "anello microbico" è stato coniato da Azam et al. (1983) per descrivere il ruolo svolto dai microrganismi nei cicli del carbonio e dei nutrienti dell'ecosistema marino, dove il carbonio organico disciolto (DOC) viene riportato a livelli trofici più elevati tramite incorporazione nella biomassa batterica, e anche accoppiato con la classica catena alimentare formata fitoplancton - zooplancton - necton .
Al termine della fioritura del fitoplancton algale , quando le alghe entrano in una fase di senescenza, si ha un accumulo di fitodetrito e un aumento del rilascio di metaboliti in dissoluzione. È soprattutto in questo momento che i batteri possono utilizzare queste fonti di energia per moltiplicarsi e produrre un forte impulso (o efflorescenza) che segue il fitoplancton. La stessa relazione tra fitoplancton e batteri influenza la distribuzione verticale del batterioplancton. Il numero massimo di batteri si verifica di solito durante la picnocline, dove il fitodetrito si accumula affondando dallo strato eufotico . Lì, la decomposizione da parte dei batteri contribuisce alla formazione di strati d'acqua stabili con ossigeno minimo.
Uno dei comportamenti più caratteristici del plancton è la sua migrazione verticale che avviene con una periodicità di 24 ore, la migrazione verticale giornaliera . La distanza verticale percorsa nell'arco di 24 ore varia, essendo generalmente maggiore nei nuotatori più grandi e migliori. Ma anche i piccoli copepodi possono viaggiare per diverse centinaia di metri, due volte in un periodo di 24 ore, e più a lungo i migliori nuotatori, come euphausiidi e gamberi pelagici, possono viaggiare per 800 metri o più. Il range di profondità della migrazione può essere inibito dalla presenza di termoclino o picnocline. Tuttavia, il fitoplancton e lo zooplancton capaci di migrazione verticale quotidiana sono spesso concentrati nel picnocline.
In idrologia e scienza e tecnologia correlate, un cline è uno strato relativamente sottile, generalmente orizzontale in un fluido in cui una proprietà del fluido varia notevolmente su una distanza verticale relativamente breve.