Immagini SAT Europa

I dati rilevati dai satelliti, insieme a quelli registrati dalle stazioni meteorologiche a terra e agli altri sistemi di rilevamento, costituiscono le fondamenta su cui si basano i modelli di previsione della meteorologia moderna. I satelliti meteorologici si dividono in due categorie: geostazionari e polari. I satelliti geostazionari si trovano alla quota di 35800 km, detta orbita geostazionaria perché il tempo di rivoluzione attorno alla Terra è identico al tempo di rotazione terrestre. Questi satelliti rimangono quindi fissi rispetto alla superficie terrestre e sono molto utili per seguire l’evoluzione dei fenomeni atmosferici. Per ricoprire l’intera superficie terrestre è necessaria una rete di 5 satelliti. Attualmente in orbita geostazionaria sono presenti satelliti europei (Meteosat), statunitensi (GOES), giapponesi (MTSAT), cinesi (Fengyun-2), russi (GOMS) e indiani (KALPANA). I satelliti polari orbitano invece attorno alla Terra alla quota di circa 800km. Un singolo satellite passa solo due volte al giorno sopra la stessa porzione di superficie terrestre. Per avere informazioni utili sull’evoluzione dei fenomeni meteorologici sono quindi necessari più satelliti polari e un sistema in grado di coordinare le loro osservazioni. I satelliti meteorologici in orbita polare sono gestiti da Eumetsat (Metop) per gli stati europei, dagli Stati Uniti (NOAA, QuikSCAT), dalla Russia (Meteor) e dalla Cina (Fengyun-1). I satelliti raccolgono informazioni sull’atmosfera e sulla superficie terrestre grazie a strumenti chiamati radiometri a scansione. Questi strumenti misurano una grandezza fisica chiamata radianza che rappresenta la densità di flusso di radiazione elettromagnetica, emessa o riflessa, da una superficie di area unitaria, e diretta verso un angolo solido unitario in una direzione indicata. Si tratta di una misura dell’ intensità delle radiazioni elettromagnetiche misurate in bande di frequenze diverse, dette canali, principalmente nelle lunghezze d’onda del visibile, dell’ infrarosso e dell’ ultravioletto. Non tratteremo qui in dettaglio le informazioni che è possibile ricavare canale per canale, ma analizziamo le caratteristiche dei tre gruppi principali in cui ci è possibile dividerli: i canali solari (nel visibile), i canali termici (nell’infrarosso) e i canali dedicati al vapore acqueo. I canali nelle lunghezze d’onda del visibile sono quattro, di cui uno ad alta definizione (HRV). Questi canali registrano informazioni sulla quantità di luce solare riflessa dal nostro pianeta e dalla sua atmosfera. L’interpretazione di questi dati è particolarmente semplice visto che i nostri occhi sono sensibili alla stessa banda di lunghezze d’onda (tra 0.4 e 0.7 mm). Questi canali hanno però il grosso svantaggio di poter raccogliere dati soltanto quando la superficie terrestre è illuminata dal Sole. Grazie a questi canali possiamo individuare le formazioni nuvolose e distinguere la loro composizione (acqua o ghiaccio) e rilevare le caratteristiche della superficie (tipi di suolo, presenza di vegetazione o copertura nevosa, per esempio). I canali nell’ infrarosso vengono utilizzati per ottenere informazioni sulla radiazione emessa dalla Terra stessa e sono disponibili ventiquattro ore su ventiquattro. Grazie a questi canali possiamo rilevare la temperatura della superficie e dei sistemi nuvolosi e ricavarne quindi, per esempio, la quota. Alcuni di questi canali sono posizionati in zone dello spettro in cui sono presenti bande d’assorbimento di importanti gas atmosferici, come l’ozono e l’anidride carbonica, e sono quindi utilizzati anche per ricavare informazioni sulla loro concentrazione. Il canale del vapore acqueo è ibrido perché rileva sia radiazione di origine solare riflessa (nelle ore diurne) che radiazione emessa dalla Terra. Le sue speciali caratteristiche lo rendono indispensabili per ottenere informazioni sulle nubi, in particolare sulla dimensione delle “particelle” che le compongono e sul loro stato (vapore, goccioline di acqua o cristalli di ghiaccio). In particolare questi canali forniscono informazioni anche sulle zone dove non sono presenti formazioni nuvolose, consentendoci di determinare la distribuzione dell’umidità, il campo vettoriale dei venti e di seguirne l’evoluzione atmosferica.

Possiamo quindi facilmente riconoscere le formazioni nuvolose e le caratteristiche delle diverse superfici, come le zone desertiche oppure quelle coperte da neve o da vegetazione. Le nubi sono più bianche quando maggiore è il loro spessore. Le immagini registrate nei canali infrarossi, invece, riportano informazioni sulla temperatura. I colori scuri sono associati ai corpi più freddi, mentre quelli chiari alle superfici più calde: le nuvole risulterebbero perciò nere e la superficie terrestre chiara. Per rendere più facile la lettura e più semplice il confronto con le immagini nel visibile le immagini nell’infrarosso vengono quindi spesso visualizzate con i colori invertiti. In bianco troviamo perciò le nubi più alte e fredde, in grigio quelle negli strati più bassi e in nero la superficie terrestre e marina. Per ottimizzare la rappresentazione delle informazioni ottenute da più canali si possono costruire immagini composite formate da tre colori di base (rosso, verde e blu) ai quali vengono associate le informazioni registrate da tre diversi canali.