Dal suo punto di osservazione al di fuori dell’atmosfera terrestre, a oltre 36.000km di altezza sulla superficie terrestre, la missione Copernicus Sentinel-4 rileverà i principali inquinanti atmosferici in Europa con un dettaglio senza precedenti. Osserverà come variano su base oraria: una vera svolta per le previsioni sulla qualità dell’aria. Copernicus Sentinel-4 segna un passo avanti significativo nel monitoraggio dell’aria che respiriamo. Misura i livelli dei principali inquinanti atmosferici, come i gas traccia tossici biossido di azoto, che si forma durante la combustione di combustibili fossili, e l’ozono, che si produce tipicamente sottovento rispetto alle fonti di inquinamento. I dati di Sentinel-4 contribuiranno a fornire un quadro più chiaro dei modelli di inquinamento, a proteggere la salute pubblica e, in definitiva, a salvare vite umane.
Molti aspetti della missione sono nuovi e persino rivoluzionari. Ecco solo alcuni dei modi in cui la missione Sentinel-4 è stata progettata in modo innovativo per fornirci dati unici sulla qualità dell’aria in Europa e in parte dell’Africa settentrionale.
Perché l’orbita è importante per il monitoraggio della qualità dell’aria
Copernicus Sentinel-4 è la prima missione a monitorare la qualità dell’aria europea dall’orbita geostazionaria. È implementata come uno spettrometro a immagini ultraviolette, visibili e nel vicino infrarosso (UVN) montato sul Meteosat Third Generation Sounder (MTG-S), un satellite geostazionario posizionato circa 50 volte più lontano rispetto alle missioni in orbita terrestre bassa.
Cosa c’è di così speciale nell’orbita geostazionaria? Significa che lo strumento Sentinel-4 rimane in una posizione fissa sopra l’equatore, ben al di sopra della nostra atmosfera, proprio come un falco che volteggia alto sopra un campo. Lo strumento mantiene costantemente l’Europa e l’Africa settentrionale nel suo campo visivo e scansiona quest’area a intervalli orari. Grazie a una connessione dati continua tra i satelliti e la Terra, si ottiene una distribuzione dei dati quasi in tempo reale entro meno di un’ora.
Ben Veihelmann, scienziato di missione Sentinel-4 e Sentinel-5 all’ESA, sottolinea che “Sentinel-4 rappresenta una vera e propria svolta per le previsioni sulla qualità dell’aria”.
Le fonti di inquinamento associate al traffico, al consumo domestico di carburante e all’industria variano rapidamente nell’arco della giornata. I livelli di inquinamento atmosferico evolvono ulteriormente a causa del trasporto eolico e di una varietà di processi chimici. Pertanto, la qualità dell’aria può cambiare rapidamente; cambiamenti drastici su scala oraria non sono rari. I brevi tempi di rivisitazione e distribuzione dei dati pongono Sentinel-4 in una posizione unica per catturare la variabilità dei livelli di inquinamento atmosferico, molto meglio dei sensori sui satelliti in orbita terrestre bassa, che forniscono un’istantanea a un orario fisso ogni giorno.
“Per la prima volta, saremo in grado di fornire informazioni orarie sulla qualità dell’aria in tutta Europa“, afferma Giorgio Bagnasco, Project Manager Sentinel-4 dell’ESA. “È come passare da un bollettino meteorologico giornaliero a un aggiornamento ogni ora. Questo è fondamentale quando si cerca di monitorare un fenomeno dinamico come l’inquinamento atmosferico, che può variare a causa del vento e del traffico nel giro di poche ore”, aggiunge Bagnasco. “Questo tipo di risoluzione temporale trasformerà il modo in cui prevediamo gli eventi di inquinamento e comprendiamo le tendenze della qualità dell’aria”.
Unire le forze
Mentre le precedenti missioni Copernicus Sentinel si basavano su un proprio satellite spaziale, lo strumento di Sentinel-4 è montato a bordo del satellite MTG-S. L’approccio “due missioni, un satellite” è innovativo ed efficiente, unendo le missioni per la meteorologia e l’inquinamento atmosferico.
“Abbiamo integrato uno strumento dedicato alla qualità dell’aria in un satellite meteorologico operativo più ampio, sfruttando al meglio l’infrastruttura condivisa e ampliando al contempo la portata della missione. È un ottimo esempio di tecnologia spaziale collaborativa e multifunzionale“, osserva Bagnasco.
L’ESA e la sua organizzazione gemella, Eumetsat, hanno unito le forze per realizzare Sentinel-4: l’ESA si è occupata della progettazione e della costruzione dello strumento satellitare e di un set di processori di dati. Eumetsat ha sviluppato il segmento di terra per la ricezione, l’elaborazione e la distribuzione dei dati della missione.
Parte di una costellazione globale per il monitoraggio della qualità dell’aria
Copernicus Sentinel-4 rappresenta il contributo europeo alla costellazione globale di sensori geostazionari per la qualità dell’aria, che include il sensore coreano GEMS per l’Asia e il sensore NASA TEMPO per il Nord America. Insieme, i tre sensori geostazionari forniscono osservazioni orarie che coprono gran parte delle aree densamente popolate dell’emisfero settentrionale.
“Sentinel-4 fa parte di una costellazione più ampia, insieme a strumenti americani e coreani, offrendo una copertura complementare. Insieme, formano un sistema globale che aiuta a monitorare la qualità dell’aria in tutti i continenti. L’inquinamento non conosce confini, quindi questa cooperazione internazionale ci offre la migliore opportunità di monitorare e intervenire su scala globale”, aggiunge Veihelmann, che è anche uno dei Presidenti dell’Atmospheric Composition Virtual Constellation, dove viene coordinato questo sistema geostazionario per la qualità dell’aria.
Utilizzare i dati per fare la differenza
I dati di Copernicus Sentinel-4 sono gratuiti e accessibili a tutti. Saranno utilizzati da un’ampia gamma di utenti finali, dai fornitori di servizi per la qualità dell’aria alla comunità scientifica. I dati saranno sfruttati sistematicamente dai Copernicus Atmosphere Monitoring Services (CAMS) e dal Copernicus Climate Change Service. Si prevede che le osservazioni di Sentinel-4 potenzieranno i servizi di monitoraggio e previsione della qualità dell’aria di CAMS. I dati saranno utilizzati per monitorare e prevedere l’inquinamento atmosferico e per emettere allerte sanitarie, nonché per verificare la conformità alle linee guida globali ed europee sulla qualità dell’aria ambiente e sulla riduzione delle emissioni. Le osservazioni di Sentinel-4 contribuiranno inoltre a supportare l’industria dell’energia solare, a fornire servizi di allerta UV e a rilevare le emissioni vulcaniche per i controllori del traffico aereo.
“Sentinel-4 non si limita a monitorare l’atmosfera, ma migliora la vita delle persone“, osserva Veihelmann. I suoi dati saranno utilizzati per le previsioni sulla qualità dell’aria, le allerte di inquinamento e le allerte sanitarie per i gruppi vulnerabili come i malati di asma. Contribuiscono a modellare il modo in cui l’inquinamento si diffonde in Europa, dalle zone industriali alle città, consentendo alle autorità di intervenire. Questa missione supporta ogni aspetto, dalle politiche ambientali alla salute pubblica, e persino la ricerca sul clima attraverso i servizi Copernicus.
Come funziona
Lo spettrometro Copernicus Sentinel-4/UVN misura la luce proveniente sia direttamente dal Sole, sia riflessa dalla superficie terrestre e dall’atmosfera. Quando la luce attraversa l’atmosfera, i gas traccia lasciano una traccia, o “impronta”, sulla luce che raggiunge il satellite. Queste tracce vengono risolte dallo spettrometro UVN e sfruttate per stimare la quantità di gas traccia come biossido di azoto, ozono, anidride solforosa, formaldeide e gliossale, nonché di aerosol, presenti nell’atmosfera. Per ozono, anidride solforosa e aerosol, le tracce forniscono anche informazioni sulla distribuzione verticale.
Bagnasco aggiunge: “è una meraviglia scientifica: misurare i gas traccia a livelli di parti per miliardo, da 36.000km di distanza. L’orbita è 50 volte più lontana dalla Terra rispetto alle missioni in orbita terrestre bassa, il che rende la sfida ingegneristica immensa. È come cercare un ago in un pagliaio, dallo spazio. Ma saremo in grado di rilevare i pattern di inquinamento quasi in tempo reale, supportando i decisori e proteggendo la salute pubblica”.
Vuoi ricevere le notifiche sulle nostre notizie più importanti?