Long-term variability monitoring of the Western Mediterranean water masses using an autonomous underwater vehicle

The Mediterranean Sea is a semi-enclosed basin characterised by thermohaline circulation and deep-water formation at smaller spatial and temporal scales than the global ocean. Its sensitivity to atmospheric forcing makes it a climate change hotspot. This thesis investigates the effects of the Western Mediterranean Transition (WMT) on water mass properties using seven years of autonomous glider observations along the Sardinia–Mallorca transect (2017–2024). Water mass contributions were quantified through extended Optimum Multiparameter Analysis (eOMPA), and temporal trends were assessed using Mann-Kendall analysis and linear regression. Results reveal differentiated responses to climate forcing. Western Mediterranean Deep Water shows warming (+0.011 to +0.017 °C yr⁻¹), salinification (+0.004 to +0.005 g kg⁻¹ yr⁻¹), and concurrent declines in oxygen and nitrate, indicating renewal by recently ventilated, nutrient-poor water rather than in-situ aging. Eastern Intermediate Water displays deoxygenation with nitrate accumulation, consistent with reduced ventilation. Atlantic Water and Winter Intermediate Water remain stable. Transport analysis reveals a circulation regime shift: northward in 2017, southward from 2022. These findings reinforce the importance of sustained autonomous monitoring for detecting climate-driven trends in the Mediterranean.

Il Mar Mediterraneo è un bacino semi-chiuso caratterizzato da circolazione termoalina e formazione di acque profonde su scale spaziali e temporali ridotte rispetto all'oceano globale. La sua sensibilità al forcing atmosferico lo rende particolarmente esposto ai cambiamenti climatici. Questa tesi analizza gli effetti della Western Mediterranean Transition (WMT) sulle masse d'acqua del Mediterraneo Occidentale attraverso sette anni di osservazioni con glider autonomi lungo il transetto Sardegna–Maiorca (2017–2024). I contributi delle masse d'acqua sono stati quantificati mediante extended Optimum Multiparameter Analysis (eOMPA), mentre i trend temporali sono stati valutati con il test di Mann-Kendall e regressione lineare. I risultati evidenziano risposte differenziate al forcing climatico. La Western Mediterranean Deep Water mostra riscaldamento (+0,011 ÷ +0,017 °C anno⁻¹), salinificazione (+0,004 ÷ +0,005 g kg⁻¹ anno⁻¹) e diminuzione di ossigeno e nitrati, indicando un rinnovamento con acqua di recente formazione. L'Eastern Intermediate Water presenta deossigenazione con accumulo di nitrati, compatibile con ridotta ventilazione. Atlantic Water e Winter Intermediate Water risultano stabili. L'analisi dei trasporti rivela un'inversione del regime circolatorio: verso nord nel 2017, verso sud dal 2022. Questi risultati confermano l'importanza del monitoraggio autonomo per rilevare trend climatici nel Mediterraneo.