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ESA CCI

Progetto

Le osservazioni dallo spazio forniscono informazioni molto utili per comprendere e gestire con successo il cambiamento climatico. MeteoSvizzera partecipa all’iniziativa sui cambiamenti climatici (Climate Change Initiative) dell’Agenzia spaziale europea (ESA) per sfruttare il potenziale delle osservazioni pluriennali della Terra.

Inizio del progetto01.01.2014
Fine del progetto31.12.2016
RegioneInternazionale
StatoProgetti conclusi
  • Ricerca e collaborazioni
  • Tempo
  • Clima

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Il cambiamento climatico è probabilmente la più grande sfida per l’umanità del XXI secolo. È sempre più evidente che le osservazioni dallo spazio sono fondamentali. Tuttavia non esiste ancora un programma coordinato di lunga durata per fare in modo che i dati siano universalmente accessibili, come è ad esempio già il caso per la meteorologia. Inoltre l’osservazione del clima richiede l’archiviazione dei dati sul lungo periodo, per assicurare serie di dati lunghe e affidabili. Negli scorsi anni un dialogo continuo e formalizzato tra i servizi responsabili della specificazione delle osservazioni del clima e le agenzie spaziali ha consentito di definire una serie coerente di requisiti, accettati globalmente.

Programma dell’iniziativa sui cambiamenti climatici

Per raccogliere in modo durevole le osservazioni del clima l’Agenzia spaziale europea (ESA) ha lanciato un nuovo programma: il Global Monitoring of Essential Climate Variables (ECV), meglio noto come Climate Change Initiative. L’obiettivo del programma è di mettere a frutto, per l’osservazione pluriennale della Terra, l’intero potenziale degli archivi mondiali, che l’ESA ha allestito negli ultimi 30 anni. L’iniziativa dell’ESA Climate Change Initiative (ESA CCI) soddisfa l’esigenza estremamente complessa di disporre di prodotti per il clima di lunga durata, molto stabili e basati sui satelliti, che il Global Climate Observing System (GCOS) e il Committee on Earth Observation Satellites (CEOS) hanno nei confronti dell’Agenzia spaziale. L’ESA CCI contribuisce in modo importante alle banche dati ECV richieste dalla Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC).

Mettere a frutto le competenze e capacità di tutti i paesi membri

L’iniziativa implementerà un programma di lavoro affinché tutti i paesi membri dell’ESA possano contribuire a risolvere i problemi provocati dai cambiamenti climatici. Il programma si basa sulla messa a disposizione di variabili climatiche derivate da tutte le serie di dati satellitari disponibili e tiene conto di tutti gli aspetti legati alla loro disponibilità, inclusi il rilevamento dei dati, la calibrazione e validazione, la gestione dell’algoritmo a lungo termine, la gestione dei dati e la rielaborazione secondo le necessità, tutto nell’ambito delle priorità concordate a livello internazionale.

Il programma dell’ESA riunirà le competenze europee e l’intera gamma di specializzazioni scientifiche, tecniche e di sviluppo disponibili nell’ambito dell’osservazione della Terra. Assicurerà inoltre ai ricercatori del clima e ai gruppi di lavoro del mondo intero un accesso duraturo e trasparente ai risultati.

ESA CCI Cloud

L’obiettivo del programma ESA CCI Cloud è di fornire serie di dati di lunga durata coerenti sulle proprietà delle nubi sfruttando le possibilità sinergiche tra le varie missioni di osservazione della Terra. Ciò consente una maggiore precisione, con prove temporali e spaziali migliori che con serie di dati sulle proprietà delle nubi provenienti da un’unica fonte.

Il progetto ESA CCI Cloud mira a mettere a frutto il crescente potenziale delle possibilità sinergiche delle missioni satellitari europee e statunitensi passate, attuali e future per soddisfare il crescente fabbisogno della comunità scientifica di disporre di serie di dati di lunga durata coerenti sulle proprietà delle nubi. I principali obiettivi del progetto ESA CCI Cloud sono:
  • sviluppare serie di dati della radiazione intercalibrati (denominati Fundamental Climate Data Records) per gli strumenti dell’ESA e di altre organizzazioni in una collaborazione internazionale: prima di tutto sfruttando completamente i risultati del sistema Global Space-based Inter-Calibration System (GSICS) dell’OMM in qualità di utente finale principale e, in secondo luogo, aggiungendo metodi complementari per incrementare ulteriormente le possibilità offerte dal GSICS.
  • sviluppare un quadro di consultazione fisico coerente per le Essential Climate Variables (ECV) per le proprietà delle nubi del sistema Global Climate Observing Systems (GCOS): copertura nuvolosa, altitudine e temperatura delle nubi, nonché il contenuto di liquidi e di acqua ghiacciata. Il quadro di consultazione ECV è pubblicamente accessibile e utilizzabile da tutti gli scienziati.
  • sviluppare due serie di dati globali pluriennali per le ECV sulle proprietà delle nubi del sistema GCOS, incluse le stime del grado di incertezza che si basano sulle radiazioni accuratamente calibrate e intercalibrate.
  • validare i prodotti per le proprietà delle nubi rispetto alle misurazioni terrestri e ad altre misurazioni satellitari in considerazione delle strutture di errore individuali delle singole osservazioni.
  • mettere a punto una banca dati comune e effettuare la necessaria valutazione delle serie di dati sulle nubi come nel quadro del Global Energy and Water Cycle Experiment (GEWEX).
  • sviluppare un sistema di elaborazione completo, distribuito sull’Europa, in grado di consolidare ulteriormente la produzione operativa di serie di dati sulle proprietà delle nubi una volta concluso il programma ESA CCI.
  • promuovere la strategia di costruzione delle serie di dati e delle serie di dati per la comunità scientifica e operativa internazionale. Ciò comporta un’intensa interazione con il consorzio Climate Modelling User Group (CCI CMUG).

Obiettivi per la partecipazione di MeteoSvizzera alla seconda fase del progetto ESA CCI Cloud (2014-2016)

Applicazioni di monitoraggio del clima: stabilità e omogeneità della caratterizzazione della serie di dati sulle nubi CCI: Le osservazioni satellitari di lunga durata omogenee della copertura nuvolosa hanno un elevato potenziale di completare le osservazioni a lungo termine dal suolo solo se, attraverso i decenni, possono essere stimate con una stabilità pari a circa l’1% o più. Nonostante gli algoritmi di consultazione avanzati, la qualità dei dati climatologici della copertura nuvolosa basata sui satelliti può risultare limitata dagli artefatti tecnici, come i cambiamenti ai sensori dei satelliti, problemi di calibrazione radiometrici e geometrici, effetti di prospettiva o spostamenti dell’orario giornaliero di aggiramento. Nell’ambito del progetto ESA CCI Cloud MeteoSvizzera assolve quindi i seguenti compiti di ricerca:

  • valutare la stabilità e omogeneità climatologica della copertura nuvolosa AVHRR e MODIS sopra l’Europa centrale attraverso osservazioni SYNOP mensili e annuali
  • analizzare il ciclo diurno della copertura nuvolosa AVHRR e MODIS mediante la climatologia delle nubi di METEOSAT (CM SAF) e i dati delle osservazioni SYNOP sopra l’Europa centrale
  • generare dati climatologici della copertura nuvolosa privati di tendenze e distorsioni per la risoluzione del ciclo diurno della copertura nuvolosa sopra l’Europa centrale dove il ciclo notturno è ricostruito statisticamente

Integrazione di CCI Cloud in un progetto pioneristico per le attività GFCS nazionali: MeteoSvizzera svolge un ruolo attivo nel preparare, comunicare e mettere a disposizione i dati CCI Cloud per la comunità di utenti interessati. Se in passato il gruppo di utenti delle informazioni sul clima si limitava alla comunità delle scienze del clima, negli ultimi anni si è allargato includendo un’ampia gamma di utenti come gli scienziati sociali, i decisori, i gestori delle risorse, gli ufficiali della sanità pubblica, le società di riassicurazione, ecc. Chi offre dati sul clima condivide pertanto la responsabilità non solo di generare dati di elevata qualità, ma anche di elaborare le informazioni sul monitoraggio climatico in modo tale da consentirne un ampio utilizzo. Nell’ambito di questo pacchetto di lavoro si propone di utilizzare i dati CCI Cloud finali validati per oltre 30 anni per un progetto pioneristico nazionale sul monitoraggio del clima per la Svizzera.

Phase 1 (2010-2013), validazione di prodotti sulle nubi nelle regioni montuose e polari

In seno a questo pacchetto di lavoro MeteoSvizzera ha offerto attività di validazione con un accento particolare sulle regioni montuose e polari: Queste aree sono le più vulnerabili alle variazioni e ai cambiamenti climatici e necessitano quindi di serie di dati di elevata qualità per l’analisi climatica. È inoltre importante, dal punto di vista scientifico, effettuare simili elaborazioni in modo indipendente dai produttori dei dati.
Il compito di MeteoSvizzera era di confrontare la copertura nuvolosa ESA CCI derivante dai sensori AVHRR e MODIS rispetto ai dati in situ delle rispettive condizioni meteorologiche nelle regioni montuose e polari (Antartide, Spitzbergen e Groenlandia). Oltre a fornire un resoconto della precisione globale della copertura nuvolosa CCI per queste regioni, lo studio si è focalizzato sull’individuare le principali incongruenze tra la copertura nuvolosa basata sui satelliti e le osservazioni al suolo, allo scopo di evidenziare i limiti più importanti dell’algoritmo di consultazione basato sui satelliti per le nubi. Per gli sviluppatori dell’algoritmo la messa in evidenza di questi limiti si è rivelata utile per migliorare il metodo di rilevazione delle nubi durante la seconda fase del progetto CCI Cloud.

ESA CCI Ozone

Il progetto CCI Ozone è parte integrante del progetto ESA Global Monitoring of Essential Climate Variables (ECV), meglio noto come Climate Change Initiative (CCI), lanciato nel 2010 per un periodo di sei anni.

Il programma CCI intende dare un contributo alle banche dati che raccolgono le ECV richieste dalla Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC) e dall’International Panel on Climate Change (IPCC).

Il progetto ESA CCI Ozone ha soprattutto il compito di:

  • analizzare le esigenze dei ricercatori climatici nei confronti dei dati dell’ozono
  • adeguare i rilevamenti dell’ozono effettuati dai satelliti al loro uso da parte dei ricercatori climatici
  • utilizzare i dati disponibili dell’ozono nell’archivio delle osservazioni della Terra dell’ESA nonché i dati sull’ozono provenienti dalle missioni di terzi (Third Party Missions, TPM).
    Verranno sviluppate tre principali linee di produzione:
  • ozono complessivo da sensori Nadir della retrodiffusione UV (backscatter)
  • profilo dell’ozono da sensori Nadir della retrodiffusione UV (backscatter)
  • profili dell’ozono dei sensori Limb e di occultamento

La seguente figura illustra il concetto:

Prima di iniziare a produrre dati occorre rispondere alle seguenti domande:

  • Quale tipologia di dati necessitano gli scienziati del clima come input per i modelli combinati chimica-clima? (Questi modelli predicono il futuro sviluppo del clima.)
  • Qual è la qualità richiesta per questi dati (precisione e accuratezza)?

Questa è la ragione per la quale gli scienziati di MeteoSvizzera hanno creato un documento per le esigenze degli utenti.

Chi siamo

MeteoSvizzera è l’Ufficio federale di meteorologia e climatologia. Teniamo sotto controllo la situazione meteorologica 24 ore al giorno, per non lasciarvi mai senza una bussola affidabile, anche nei giorni con nebbia.

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