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La futura sentinella del mare

22 novembre 2020, 1 Commento

Monitorare il livello del mare, stando a più di 1000 km di quota. È questo il compito principale del nuovo satellite Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich, messo in orbita ieri. Si creano così le condizioni per garantire la continuazione di una serie di misura pluriennale, fondamentale per lo studio dei cambiamenti climatici.

Immagine artistica del nuovo satellite Copernicus Sentinel-6 (Fonte: EUMETSAT)
Immagine artistica del nuovo satellite Copernicus Sentinel-6 (Fonte: EUMETSAT)

Da ieri, 21 novembre 2020, il satellite altimetrico Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich orbita attorno alla Terra. Lanciato dalla base dell’Air Force Vandenberg in California tramite un razzo Falcon 9 della ditta SpaceX questo moderno satellite, di 1440 kg di massa e di circa 5 x 4 x 2 metri di dimensioni, è destinato a diventare la nuova sentinella dei mari, monitorando il loro livello con una precisione non disponibile fino ad oggi.

Visione ingrandita: Fig. 1: Il momento del lancio del satellite Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich (Fonte NASA)
Fig. 1: Il momento del lancio del satellite Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich (Fonte NASA)

L’aumento del livello dei mari è una delle conseguenze più impattanti dei cambiamenti climatici: una grave minaccia per la vita di milioni di persone che risiedono lungo le coste e per gli ecosistemi costieri. Misurare accuratamente il suo andamento è di cruciale importanza per migliorare la nostra conoscenza delle interazioni fra oceani e atmosfera, per comprendere meglio il ruolo degli oceani nei cambiamenti climatici e – in ultima analisi – per adottare le giuste politiche di mitigazione e di adattamento ai cambiamenti climatici nelle regioni costiere. Al momento il livello del mare sta innalzandosi alla velocità di circa 3 mm/anno, con una tendenza all’accelerazione.

Visione ingrandita: Fig. 2: Andamento del livello del mare dal 1992, anno d’inizio delle misure satellitari (Fonte: EUMETSAT)
Fig. 2: Andamento del livello del mare dal 1992, anno d’inizio delle misure satellitari (Fonte: EUMETSAT)

I primi dati globali forniti dai satelliti risalgono al 1992, quando fu messo in orbita il satellite TOPEX/Poseidon. A partire dal 2001 seguirono uno dopo l’altro i tre satelliti della serie Jason, il cui terzo satellite è tutt’ora in attività. Con la messa in orbita del satellite Sentinel-6 Michael Freilich si garantisce continuità alla serie di misura, affinché essa non si interrompa. Questo satellite diventerà ben presto il satellite altimetrico di referenza per la sorveglianza del livello dei mari. La missione denominata Sentinel-6 prevede già fin d’ora la messa in orbita di un secondo satellite, fra circa 5 anni, per garantire la continuità delle misure altimetriche del livello del mare fino almeno al 2030.

Visione ingrandita: Fig 3: Esempio di mappa dell’anomalia (in centimetri) del livello del mare, come rilevato dai satelliti Jason 2 e Jason 3 nell’aprile del 2018. Una simile mappa è il risultato di 10 giorni di orbite attorno alla Terra (indicate tramite le sottili linee nere). Le colorazioni rosse indicano le regioni in cui il livello del mare è più alto rispetto al valore di riferimento, le zone blu quelle in cui il mare è più basso.
Fig 3: Esempio di mappa dell’anomalia (in centimetri) del livello del mare, come rilevato dai satelliti Jason 2 e Jason 3 nell’aprile del 2018. Una simile mappa è il risultato di 10 giorni di orbite attorno alla Terra (indicate tramite le sottili linee nere). Le colorazioni rosse indicano le regioni in cui il livello del mare è più alto rispetto al valore di riferimento, le zone blu quelle in cui il mare è più basso.

Il satellite Sentinel-6 Michael Freilich orbiterà attorno alla Terra su un’orbita “bassa” a 1336 km di quota, sulla medesima orbita inclinata a 66° utilizzata dalle precedenti missioni altimetriche. Questa orbita permette di monitorare in 10 giorni (corrispondenti a 127 orbite) il 95% della superficie degli oceani libera dai ghiacci. La misura del livello del mare viene svolta tramite un radar altimetrico che emette un impulso elettromagnetico a microonde e misura il tempo che esso impiega a ritornare al satellite, dopo aver colpito la superficie del mare. Conoscendo la quota precisa su cui orbita il satellite si può calcolare, partendo dal tempo misurato in precedenza, la quota del livello del mare. Una misura di grande precisione, non affatto banale, se si pensa che si vogliono mettere in evidenza delle variazioni di pochi millimetri all’anno, quando solo le onde possono essere di diversi metri di altezza.

Visione ingrandita: Fig. 4: Schema semplificato del funzionamento di un satellite altimetrico per la misura del livello del mare. La freccia arancione indica il segnale emesso dal satellite, quella rossa il segnale riflesso dalla superficie del mare che ritorna al satellite. Dal tempo che trascorre fra l’emissione e la ricezione del segnale riflesso si può calcolare la distanza fra il satellite e la superficie del mare.
Fig. 4: Schema semplificato del funzionamento di un satellite altimetrico per la misura del livello del mare. La freccia arancione indica il segnale emesso dal satellite, quella rossa il segnale riflesso dalla superficie del mare che ritorna al satellite. Dal tempo che trascorre fra l’emissione e la ricezione del segnale riflesso si può calcolare la distanza fra il satellite e la superficie del mare.

Il monitoraggio del livello del mare non è l’unica attività che svolgerà il satellite Sentinel-6 Michael Freilich. Esso porta con sé anche gli strumenti per misurare l’occultazione radio dei segnali emessi dai satelliti come i GPS (una tecnica chiamata: Global Navigation Satellite System Radio Occultation - GNSS-RO). Monitorando il segnale ricevuto da questi satelliti mentre spariscono dietro l’orizzonte, questa tecnica permette di ricostruire informazioni dettagliate sull’andamento verticale della temperatura, umidità e pressione nell’atmosfera terrestre. Infatti, il segnale emesso dai satelliti come i GPS viene deviato nel suo percorso attraverso l’atmosfera e la deviazione è influenzata dalla temperatura, umidità e pressione dei vari strati di atmosfera che il segnale attraversa. Questi dati sono preziosi per l’inizializzazione dei modelli numerici di previsione del tempo, perché forniscono informazioni anche da regioni non coperte dai classici sistemi di radiosondaggio, come ad esempio le zone oceaniche.

La missione Sentinel 6 fa parte di Copernicus, il programma di osservazione della Terra dell'Unione europea, dedicato a monitorare il nostro pianeta e il suo ambiente a beneficio di tutti i cittadini europei (https://www.copernicus.eu/it ). Esso offre servizi di informazione basati sull'osservazione satellitare della Terra e dati misurati da stazioni di rilevamento al suolo. Il programma è coordinato e gestito dalla Commissione europea ed è attuato in collaborazione con gli Stati membri, l'Agenzia spaziale europea (ESA), l'Organizzazione europea per l'esercizio dei satelliti meteorologici (EUMETSAT), il Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (CEPMMT), le agenzie dell'UE e Mercator Océan.

La missione Copernicus Sentinal 6 è un esempio da manuale di cooperazione internazionale fra diverse istituzioni, ognuna con le sue peculiari competenze: per l’Europa l’UE, l’ESA, EUMETSAT e l’agenzia spaziale francese (CNES); per gli Stati Uniti, la NASA e il servizio meteorologico statunitense NOAA. La Svizzera, come membro dell’ESA e di EUMETSAT, sostiene indirettamente queste missioni. Anche se gli oceani non lambiscono il territorio elvetico, i dati altimetrici forniti da questi satelliti sono importanti anche per la Svizzera. I cambiamenti climatici non si fermano alle frontiere politiche. Essi hanno un respiro globale e il loro impatto sugli oceani e le zone costiere può ripercuotersi, indirettamente, anche sulla situazione socioeconomica del nostro Paese. È nel nostro interesse monitorare l’andamento del livello dei mari e migliorare la conoscenza delle interazioni fra oceani e atmosfera.

Il satellite è stato così chiamato in onore di Michael Freilich (1954 - 2020), oceanografo ed ex direttore della divisione di scienze terrestri della NASA.

Commenti (1)

  1. Dario, 23.11.2020, 23:43

    Incredibile la precisione con cui si riescono a misurare queste piccole variazioni da quella distanza!