Con le immagini iniziali di ciascuno degli strumenti a bordo del satellite EarthCARE dell’ESA ora in mano, è 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.
I risultati di EarthCARE
Presentati oggi all’International Astronautical Congress di Milano, questi nuovi risultati evidenziano chiaramente come gli strumenti di EarthCARE possano effettuare diverse misurazioni di nuvole e aerosol allo stesso tempo. Queste misurazioni sinergiche promettono di fornire informazioni cruciali sul delicato bilancio energetico della Terra.
Il bilancio energetico rappresenta la quantità di energia che la Terra riceve dal Sole e la quantità di radiazione termica che emette nello spazio. Influenzato da numerosi fattori, tra cui nuvole, aerosol e gas serra, questo equilibrio è vitale per regolare il clima terrestre.
Mentre è noto che le nuvole e gli aerosol generalmente aiutano a raffreddare l’atmosfera, le loro interazioni con il calore in entrata e in uscita sono molto complesse e ancora non completamente comprese.
Lanciata nel maggio 2024, EarthCARE – una missione realizzata attraverso una joint venture tra l’ESA e la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) – ha l’importante compito di misurare vari aspetti della nostra atmosfera per aiutarci a capire come le nuvole e gli aerosol riflettono l’energia solare in entrata nello spazio e come intrappolano l’energia infrarossa in uscita.
Le dichiarazioni di Simonetta Cheli
Simonetta Cheli, Direttore dei Programmi di Osservazione della Terra dell’ESA, ha dichiarato: “Anche se siamo ancora nelle prime fasi della missione e impegnati con la fase di messa in servizio del satellite, i risultati che presentiamo oggi sono davvero notevoli. Non solo confermano ulteriormente che tutti e quattro gli strumenti e il modo complesso in cui i dati vengono elaborati funzionano eccezionalmente bene, ma evidenziano anche la potenza delle loro misurazioni combinate. Ciò dimostra che la missione è sulla buona strada per raggiungere i suoi obiettivi. I dati, che sono stati catturati il 18 settembre, offrono una visione ampia dall’Europa centrale alla Svezia. In particolare, rivelano le molte firme diverse di un temporale sul nord Italia, vicino a Milano, dove ci troviamo oggi“.
Il radar di profilazione delle nuvole di EarthCARE, fornito da JAXA, mostra informazioni sulla struttura verticale e la dinamica interna delle nuvole, il lidar atmosferico fornisce profili di aerosol e nuvole sottili, nonché informazioni sulla parte superiore delle nuvole, l’imager multispettrale offre un’ampia panoramica della scena in più lunghezze d’onda e il radiometro a banda larga misura la radiazione solare riflessa e la radiazione infrarossa in uscita proveniente dalla Terra.
Le capacità sinergiche di EarthCARE
L’animazione presentata evidenzia 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 sull’Italia settentrionale e sulla Corsica settentrionale. La tempesta ha causato gravi inondazioni nella regione italiana dell’Emilia Romagna e faceva parte del più ampio sistema convettivo associato alla tempesta Boris, che ha devastato 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 nuvole temporalesche. Successivamente, il lidar atmosferico rileva uno strato di 1-2 km nella regione più alta della nube, rivelando dettagli cruciali sullo strato di ghiaccio nella parte superiore della nube.
La piena sinergia tra il radar di profilazione delle nuvole e il lidar diventa evidente quando si mette a fuoco vicino alla parte superiore della nuvola, dove entrambi gli strumenti forniscono dati complementari, consentendo una caratterizzazione più dettagliata delle nuvole.
In definitiva, la missione di EarthCARE è quella di fornire informazioni su dove le nuvole e gli aerosol stanno riscaldando o raffreddando l’atmosfera, e questi risultati sinergici iniziali lo dimostrano efficacemente. Rivelano un forte effetto di raffreddamento nella parte superiore del temporale a causa dell’elevata emissione di radiazione termica nello spazio. Al di sotto di questo strato di raffreddamento, la densa nube assorbe il calore che si irradia dalla superficie terrestre, creando un effetto di riscaldamento.
I cirri sopra la Svezia
In secondo luogo, l’animazione evidenzia i cirri sopra la Svezia, che fanno parte di una formazione di nuvole di ghiaccio ad alta quota. Queste nuvole sono particolarmente significative per la scienza del clima perché, mentre appaiono sottili e consentono il passaggio della luce solare riscaldando così la superficie terrestre, intrappolano anche la radiazione termica emessa dalla superficie terrestre, impedendole di fuoriuscire nello spazio. Questo duplice effetto contribuisce a un riscaldamento generale dell’atmosfera.
A differenza del temporale, il lidar atmosferico fornisce informazioni su quasi tutti i cirri, tra gli 8 e i 13 km di altitudine, mentre il radar si concentra principalmente sulla regione inferiore dove si formano 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 nube di cirri.
L’effetto complessivo di riscaldamento dei cirri, in particolare nei loro strati superiori, è evidente dove le nuvole assorbono sia la radiazione solare dall’alto che, dal basso, la radiazione termica emessa dalla superficie terrestre. Questo effetto di riscaldamento viene interrotto nelle aree in cui la nube si addensa e si formano particelle di ghiaccio più grandi, bloccando la radiazione termica proveniente dalla Terra. In queste regioni più dense, la parte superiore della nube si raffredda emettendo radiazione termica nello spazio. Nonostante questi effetti di raffreddamento localizzati, i cirri contribuiscono al riscaldamento generale dell’atmosfera.
Altre caratteristiche includono uno strato di aerosol di basso livello, probabilmente legato alla foschia legata all’inquinamento sulla Germania, e una nube marina a bassa quota sul Mar Baltico meridionale.
Le parole di Thorsten Fehr
Thorsten Fehr, scienziato della missione EarthCARE dell’ESA, ha dichiarato: “Avere i dati disponibili in questa fase iniziale è una testimonianza dell’eccezionale lavoro del team di EarthCARE, in particolare degli scienziati che hanno sviluppato questi prodotti di dati. Ciò evidenzia la capacità unica di EarthCARE di fornire simultaneamente misurazioni dirette sia delle nuvole che degli aerosol, consentendo una valutazione senza precedenti del loro impatto sul clima“.
Anche la JAXA è stata impegnata nell’elaborazione dei dati sinergici. Hitonori Maejima, Senior Chief Officer on Earth Observation Missions presso JAXA, ha dichiarato: “Combinando le misurazioni dei suoi quattro sensori, EarthCARE è in grado di catturare diversi tipi di nuvole, aerosol e la loro funzione. Questo è un simbolo della collaborazione tra ESA e JAXA“.
