Lanciato a maggio, il satellite EarthCARE dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha fatto scalpore con le prime immagini di tre dei suoi strumenti scientifici già fornite. Ora i riflettori sono puntati sul lidar atmosferico, il più avanzato dei quattro strumenti del satellite. Questo sensore all’avanguardia ha catturato profili verticali dettagliati di 20km di aerosol atmosferici (particelle e goccioline minuscole provenienti da fonti naturali come incendi, polvere e spray marino e da attività umane come emissioni industriali o combustione di legna) e nuvole in varie regioni del globo.
Emettendo impulsi di luce ultravioletta e analizzando i segnali riflessi, questo lidar unico viene utilizzato per misurare la distribuzione e le proprietà di aerosol e nuvole, tra cui altitudine, spessore, proprietà ottiche e caratteristiche fisiche.
Lavorando all’unisono con gli altri tre strumenti del satellite, questo è fondamentale per comprendere il ruolo di aerosol e nuvole nel bilancio energetico della Terra. Il lidar atmosferico, in particolare, fornirà anche un contributo importante per migliorare le previsioni sulla qualità dell’aria.
La prima immagine
La prima immagine del lidar atmosferico del 2 agosto offre un profilo delle nubi stratosferiche polari sopra l’Antartide. La striscia grigia sottostante, come mostrato in tutte le immagini, è l’area corrispondente catturata nell’infrarosso dallo strumento di imaging multispettrale di EarthCARE, che fornisce un contesto visivo naturale a tutti i dati degli strumenti.
Le nubi stratosferiche polari contribuiscono in modo cruciale all’esaurimento dell’ozono stratosferico durante l’inverno e la primavera. Queste nubi fungono da superfici per reazioni chimiche che generano radicali liberi cloro, che distruggono attivamente le molecole di ozono nella stratosfera. Questo processo è un fattore chiave nella formazione del famigerato buco dell’ozono sopra l’Antartide.
La forma frastagliata delle nubi al centro-destra è probabilmente causata dalle onde di gravità. Le onde di gravità si formano quando l’aria viene forzata verso l’alto in uno strato di aria stabile e la gravità trascina l’aria verso il basso, creando un effetto a catena, come le increspature delle onde nell’oceano. Queste onde trasferiscono energia dalla bassa atmosfera a quella alta, influenzando i pattern meteorologici, la circolazione atmosferica generale e influenzando la formazione di nubi stratosferiche polari.
La seconda immagine
La seconda immagine, catturata il 4 agosto, è una striscia sul Nord America. Qui, la presenza della tempesta tropicale Debby è chiaramente visibile sul Golfo del Messico, così come le grandi nubi convettive più a nord. Poiché queste nubi sono otticamente molto spesse, come si può vedere nelle informazioni dell’imager multispettrale, il lidar cattura i dettagli delle sommità delle nubi, ma non riesce a vedere sotto di esse.
Inoltre, uno strato rosso di aerosol è visibile nella parte centrale del profilo. Questi aerosol sono stati trasportati dal vento dagli incendi boschivi che bruciano da diverse settimane in diverse regioni del Canada. Il fumo degli incendi boschivi svolge un ruolo complesso nel cambiamento climatico, con effetti sia immediati che a lungo termine che possono alterare i pattern meteorologici, accelerare il riscaldamento globale e avere un impatto sulla qualità dell’aria quando sono vicini al suolo. Sotto questo denso strato di fumo si trova una concentrazione più diffusa di aerosol, provenienti da una varietà di fonti.
La terza immagine
La terza immagine, catturata il 3 agosto sul medio Atlantico, è particolarmente ricca di informazioni. Cirri ad alta quota, nubi convettive profonde e nubi basse e sottili sono tutte presenti in questo profilo. Ci sono anche due diversi tipi di aerosol: aerosol marini che includono spruzzi di sale dall’oceano e uno spesso strato di polvere che soffia dal deserto del Sahara. Comprendere la complessa relazione tra queste nubi e aerosol nei tropici è fondamentale per comprendere il clima della Terra e come cambierà.
L’ultima immagine
L’ultima immagine, del 2 agosto, è una striscia sull’Africa. Oltre alle nubi ad alta convezione, la caratteristica più evidente qui è uno strato molto denso di aerosol derivanti dalla combustione di biomassa, che è comune in questo periodo dell’anno su gran parte del continente. Questi incendi vengono appiccati principalmente per rimuovere la crescita delle foreste o delle colture dell’anno precedente e far posto a terreni agricoli disboscati.
“Una visione nuova della distribuzione verticale di nubi e aerosol”
La direttrice dei programmi di osservazione della Terra dell’ESA, Simonetta Cheli, ha affermato: “in seguito alle prime immagini degli altri tre strumenti di EarthCARE, ora possiamo vedere anche quanto funziona bene il lidar atmosferico. Questi profili del lidar atmosferico arrivano esattamente come avevamo previsto, dopo che lo strumento è stato sottoposto ai suoi processi di decontaminazione e calibrazione di routine. Il lidar atmosferico ci offre una visione completamente nuova della distribuzione verticale di nubi e aerosol e, insieme agli altri strumenti, ci mette sulla buona strada per acquisire una nuova comprensione scientifica del bilancio energetico della Terra“.
La campagna ORCESTRA
Come parte degli sforzi in corso per convalidare gli strumenti di EarthCARE, è ora in pieno svolgimento un’ampia campagna sul campo. La campagna ORCESTRA è un’iniziativa internazionale che combina otto diverse sottocampagne in cui vengono prese misure da diversi aerei, navi e strumenti terrestri, per confrontarle con le misurazioni di EarthCARE. Un certo numero di misurazioni vengono cronometrate attentamente per essere prese nello stesso momento in cui EarthCARE passa sopra la testa. Inoltre, anche una campagna della NASA chiamata ARCSIX ha sorvolato EarthCARE con il suo lidar e imager multispettrale.