Applicazioni
16/10/2024
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Con le immagini iniziali di ciascuno degli strumenti a bordo del satellite EarthCARE dell’ESA ora a disposizione, è giunto il momento di rivelare come questi quattro sensori avanzati lavorano in sinergia per misurare esattamente come le nuvole e gli aerosol influenzano il riscaldamento e il raffreddamento della nostra atmosfera.
Presentati oggi al Congresso Astronautico Internazionale di Milano, Italia, questi nuovi risultati evidenziano chiaramente come gli strumenti di EarthCARE possano effettuare misurazioni diverse di nuvole e aerosol contemporaneamente. Queste misurazioni sinergiche promettono di fornire intuizioni cruciali sul delicato equilibrio energetico della Terra. L’equilibrio energetico tiene conto della quantità di energia che la Terra riceve dal Sole e della quantità di radiazione termica che emette di nuovo nello spazio. Influenzato da numerosi fattori, tra cui nuvole, aerosol e gas serra, questo equilibrio è vitale per regolare il clima terrestre. Anche se è noto che nuvole e aerosol aiutano generalmente a raffreddare l’atmosfera, le loro interazioni con il calore in entrata e in uscita sono estremamente complesse e non completamente comprese.
Lanciato nel maggio 2024, EarthCARE – una missione realizzata attraverso una joint venture tra ESA e l’Agenzia Giapponese per l’Esplorazione Aerospaziale, JAXA – ha il compito importante di misurare vari aspetti della nostra atmosfera per aiutarci a capire come le nuvole e gli aerosol riflettono l’energia solare in ingresso nello spazio e come intrappolano l’energia infrarossa in uscita. La Direttrice dei Programmi di Osservazione della Terra dell’ESA, Simonetta Cheli, ha dichiarato: “Sebbene siamo ancora nelle fasi iniziali della missione e impegnati nella fase di messa in servizio del satellite, i risultati che presentiamo oggi sono realmente straordinari. “Non solo confermano ulteriormente che tutti e quattro gli strumenti e il modo complesso in cui vengono elaborati i dati funzionano eccezionalmente bene, ma evidenziano anche la potenza delle loro misurazioni combinate. Questo dimostra che la missione è in linea per raggiungere i suoi obiettivi. “I dati, catturati il 18 settembre, offrono una vista ampia dall’Europa Centrale alla Svezia. In particolare, rivelano le molteplici firme di un temporale nel nord Italia, vicino a Milano, dove ci troviamo oggi.”
Il radar di profilazione delle nuvole di EarthCARE rileva neve, pioggia e grandine
Il radar di profilazione delle nuvole di EarthCARE, fornito da JAXA, mostra informazioni sulla struttura verticale e le dinamiche interne delle nuvole, il lidar atmosferico fornisce profili di aerosol e nuvole sottili così come informazioni sul top delle nuvole, l’imager multispettrale offre una panoramica in ampia scena in più lunghezze d’onda, e il radiometro a banda larga misura la radiazione solare riflessa e la radiazione infrarossa in uscita dalla Terra. L’animazione sopra mette in evidenza due caratteristiche chiave per dimostrare le capacità sinergiche di EarthCARE. Mentre l’imager multispettrale fornisce il contesto generale della scena, l’animazione si concentra prima su un recente temporale nel nord Italia e nel nord della Corsica. Il temporale ha causato forti inondazioni nella regione dell’Emilia Romagna in Italia ed è stato parte di un sistema convettivo più grande associato alla Tempesta Boris, che ha devastato alcune parti dell’Europa Centrale. In questa fase dell’animazione, il radar di profilazione delle nuvole fornisce la maggior parte dei dati a causa delle grandi particelle che si formano all’interno delle nubi temporalesche. Successivamente, il lidar atmosferico rileva uno strato di 1-2 km nella parte superiore della nuvola, rivelando dettagli cruciali sullo strato di ghiaccio al top della nuvola.
Il lidar atmosferico di EarthCARE rileva aerosol e nuvole sottili
La sinergia completa tra il radar di profilazione delle nuvole e il lidar diventa evidente quando ci si concentra vicino alla sommità della nuvola, dove entrambi gli strumenti forniscono dati complementari, consentendo una caratterizzazione più dettagliata delle nuvole. In definitiva, la missione di EarthCARE è fornire informazioni su dove le nuvole e gli aerosol stanno riscaldando o raffreddando l’atmosfera, e questi risultati iniziali sinergici lo dimostrano in modo efficace. Rivelano un forte effetto di raffreddamento nella parte superiore del temporale a causa dell’alta emissione di radiazione termica nello spazio. Sotto questo strato di raffreddamento, la densa nuvola assorbe il calore che irradia dalla superficie terrestre, creando un effetto di riscaldamento. In secondo luogo, l’animazione evidenzia le nuvole cirri sopra la Svezia, che fanno parte di una formazione di nuvole di ghiaccio ad alta altitudine. Queste nuvole sono particolarmente significative per la scienza del clima perché, mentre appaiono sottili e consentono alla luce solare di passare, riscaldando così la superficie terrestre, intrappolano anche la radiazione termica emessa dalla superficie terrestre, impedendole di sfuggire nello spazio. Questo effetto doppio contribuisce a un riscaldamento complessivo dell’atmosfera. A differenza del temporale, il lidar atmosferico fornisce informazioni su quasi tutta la nuvola cirro, tra gli 8 e i 13 km di altitudine, mentre il radar si concentra principalmente sulla regione inferiore dove si formano i cristalli di ghiaccio più grandi. Tuttavia, nei due chilometri inferiori, sia il radar che il lidar contribuiscono ai dati, consentendo recuperi sinergici su una porzione significativa della nuvola cirro.
EarthCARE rileva il riscaldamento atmosferico
L’effetto di riscaldamento complessivo delle nuvole cirri, in particolare nei loro strati superiori, è evidente dove le nuvole assorbono sia la radiazione solare dall’alto sia, dal basso, la radiazione termica emessa dalla superficie terrestre. Questo effetto di riscaldamento è interrotto in aree dove la nuvola si ispessisce e si formano particelle di ghiaccio più grandi, bloccando la radiazione termica dalla Terra. In queste regioni più dense, il top della nuvola si raffredda emettendo radiazione termica nello spazio. Nonostante questi effetti di raffreddamento localizzati, le nuvole cirri contribuiscono al riscaldamento complessivo dell’atmosfera. Altre caratteristiche includono uno strato di aerosol a basso livello, probabilmente collegato a nebbia inquinata sopra la Germania, e una nuvola marina a bassa altitudine sopra il Mar Baltico meridionale. Thorsten Fehr, Scienziato della Missione EarthCARE dell’ESA, ha dichiarato: “Avere i dati disponibili in questa fase precoce è una testimonianza dell’eccellente lavoro del team di EarthCARE, in particolare degli scienziati che hanno sviluppato questi prodotti di dati. Questo evidenzia la capacità unica di EarthCARE di fornire contemporaneamente misurazioni dirette di nuvole e aerosol, consentendo una valutazione senza precedenti del loro impatto sul clima.” Anche JAXA è stata impegnata nell’elaborazione dei dati sinergici, leggi: Immagini sinergiche delle nuvole di EarthCARE. Hitonori Maejima, Funzionario Capo Senior per le Missioni di Osservazione della Terra presso JAXA, ha affermato: “Combinando le misurazioni dei suoi quattro sensori, EarthCARE può catturare diversi tipi di nuvole, aerosol e la loro funzione. Questo è un simbolo della collaborazione tra ESA e JAXA.”