Gli uragani sono una di quelle forze della natura che possono essere catturate completamente solo dalle immagini satellitari. Per l'uragano Frances, che attualmente rimbomba verso la costa degli Stati Uniti, Envisat dell'ESA sta andando ancora meglio, scrutando l'uragano da cima a fondo, aiutando persino a "vedere" sotto le onde per mappare le forze nascoste che alimentano la tempesta.
Mentre i suoi venti di 235 km all'ora passavano alle Bahamas, Frances si dirigeva verso l'approdo sulla costa della Florida sabato un po 'di tempo, e tre quarti di milione di americani sono in procinto di evacuare le loro case. Aspettare e guardare Frances potrebbe essere un suicidio per gli esseri umani, ma osservatori spaziali come Envisat ne osservano il passaggio senza pericolo.
"Grazie alla capacità multi-sensore di Envisat, possiamo attraversare l'uragano con un solo satellite", ha spiegato Jos? Achache, direttore dei programmi di osservazione della Terra dell'ESA.
“In effetti Frances viene smontata per essere studiata dai meteorologi. I dati restituiti da Envisat includono la struttura e l'altezza delle nuvole nella parte superiore dell'uragano, i campi del vento e delle onde sul fondo, la temperatura della superficie del mare e persino le anomalie dell'altezza del mare indicative delle condizioni termiche dell'oceano superiore che influenzano la sua intensità. "
Processi importanti si verificano a una gamma di altitudini e posizioni in un uragano - in pratica una grande e potente tempesta incentrata su una zona di estrema bassa pressione.
Forti venti superficiali di basso livello e fasce di intense precipitazioni si combinano con forti rilasci e deflussi di aria umida ad altitudini più elevate, con energia rilasciata come temporali piovosi. Fino ad ora, l'unica fonte affidabile di tali misurazioni ad alta risoluzione a diverse altitudini era dagli aerei volati direttamente attraverso l'uragano.
Envisat trasporta sia strumenti ottici che radar, consentendo ai ricercatori di osservare la struttura delle nuvole ad alta atmosfera e la pressione nello spettro visibile e infrarosso, mentre allo stesso tempo utilizza il backscatter radar per misurare la rugosità della superficie del mare e quindi derivare i campi del vento appena sopra esso.
Quei venti che convergono sull'occhio a bassa pressione della tempesta sono ciò che alla fine determina i modelli a spirale a spirale che sono caratteristici di un uragano.
Gli scienziati della Florida hanno iniziato a trarre vantaggio da questa singolare combinazione di strumenti per veicoli spaziali singoli? lo spettrometro per immagini a media risoluzione (MERIS) e il radar ad apertura sintetica avanzata (ASAR)? mentre la stagione degli uragani inizia a pieno ritmo.
La stazione di terra del Centro per il telerilevamento avanzato tropicale del sud-est (CSTARS) dell'Università di Miami ha un accordo per acquisire i dati ASAR e MERIS direttamente da Envisat, con i dati dello scatterometro eolico ERS-2 che seguiranno nel prossimo futuro. Il loro accesso ai dati di Envisat è arrivato proprio mentre il secondo uragano in meno di un mese si sta dirigendo verso la costa della Florida.
"Con MERIS e ASAR, Envisat può immaginare contemporaneamente sia l'oceano che l'atmosfera, il che è una capacità molto utile durante la stagione degli uragani", ha affermato Hans Graber, professore di fisica marina applicata all'Università di Miami e condirettore di CSTARS.
Mentre MERIS restituisce dettagli sulle nuvole vorticose in cima all'uragano, ASAR penetra attraverso le nuvole per mostrare la faccia del mare devastata dal vento sotto la tempesta.
"In particolare in termini di Frances, l'occhio dell'uragano sembra rotolare molto in questo momento dalla cima delle nuvole, sembrando abbastanza instabile, le informazioni da un'immagine ASAR dovrebbero aiutare a localizzare le sue dimensioni e la posizione sull'oceano", Graber disse. “E i campi del vento intorno alla parete dell'occhio possono essere derivati dai dati ASAR? in questo momento tutto ciò che dobbiamo continuare sono le misurazioni dagli aerei dei cacciatori di uragani che volano proprio attraverso la tempesta. "
L'acquisizione simultanea di MERIS e ASAR è prevista per venerdì da CSTARS, anche se la tempesta si avvicina al previsto sbarco la mattina seguente.
“La nostra attività attuale è sulla falsariga di uno shakedown? stiamo studiando come utilizzare questo ", ha aggiunto Graber. "Il nostro obiettivo finale è quello di farlo funzionare su base operativa durante la stagione degli uragani. Abbiamo un accordo per utilizzare i dati radar dell'agenzia spaziale canadese e abbiamo anche accesso ad altre risorse satellitari per un'elevata copertura temporale della regione interessata.
"Il potenziale è lì per estrarre una grande quantità di informazioni utili che possono aiutare il National Hurricane Center degli Stati Uniti ad aumentare l'accuratezza delle loro previsioni sugli uragani e ridurre il pericolo per il pubblico".
Un altro strumento a bordo di Envisat viene utilizzato per misurare la temperatura di Frances, sia sulla superficie dell'oceano che sulle alture delle sue nuvole torreggianti.
Le temperature dell'acqua sono il principale serbatoio di energia sottostante che alimenta Frances; insieme alle corrette condizioni atmosferiche, devono superare i 26 ° C per formare e mantenere un ciclone tropicale. Il radiometro a scansione avanzata avanzata (AATSR) di Envisat funziona come un termometro spaziale, acquisendo la temperatura della superficie del mare fino a una frazione di grado.
Nel frattempo AATSR restituisce anche utili dati atmosferici, misurando la temperatura della cima delle nuvole di uragano? più si diffondono nell'atmosfera, più diventano freddi e derivano anche dal loro contenuto di ghiaccio.
"Abbiamo prodotto un'immagine combinata della temperatura della superficie del mare AATSR e dell'immagine della temperatura massima della nuvola, che mostra la temperatura della superficie del mare fino a 29 ° C nell'area", ha osservato Carsten Brockmann di Brockmann Consult, una società tedesca che elabora l'uragano MERIS e AATSR immagini. "Questa combinazione di due sensori fornisce ai meteorologi molte informazioni per aiutarli a comprendere le dinamiche dell'uragano e prevedere meglio il suo sviluppo."
Le informazioni AATSR possono essere correlate all'altezza e allo sviluppo della nuvola di dati MERIS per ottenere una buona stima del potenziale di precipitazione dell'uragano e migliorare la comprensione di come ciò sia correlato alla sua intensità complessiva. La condensa del vapore acqueo rilascia calore latente, che riscalda la vicinanza dell'occhio dell'uragano. Questo a sua volta evapora più acque superficiali e alimenta il motore termico alimentando l'uragano.
Studiare profondità nascoste che alimentano la tempesta
L'energia termica dell'acqua calda, che in parte alimenta un uragano, è nota come potenziale di calore del ciclone tropicale (TCHP).
Le caratteristiche oceaniche, come anelli a cuore caldo, gorghi e la Corrente del Golfo, rappresentano una fonte di flussi di calore potenziati nell'atmosfera che possono causare il rafforzamento dei cicloni tropicali, come gli uragani.
Le acque calde possono estendersi ad almeno 100 metri sotto la superficie in molte di queste caratteristiche oceaniche, rappresentando acque ad altissimo contenuto di calore. Numerosi uragani si sono intensificati quando le loro tracce passano su vortici o altre masse di acqua calda con valori TCHP elevati.
Ad esempio, nel 1995 l'uragano Opal si è improvvisamente intensificato nel Golfo del Messico dopo aver superato un anello caldo con valori di TCHP fino a sei volte la soglia per sostenere un ciclone tropicale.
In precedenza, i ricercatori hanno utilizzato la sola temperatura della superficie del mare per stimare il ruolo delle condizioni termiche dell'oceano superiore sull'intensificazione dell'uragano. Il problema è che la temperatura della superficie del mare misurata dall'AATSR o strumenti satellitari comparabili potrebbe non mostrare di per sé queste caratteristiche calde dell'oceano superiore, in particolare durante i mesi estivi nelle regioni tropicali.
In passato queste caratteristiche degli oceani superiori non sono state rilevate dai sensori di temperatura basati su satellite perché sono effettivamente mimetizzate sotto uno strato molto basso e stabile di acqua più calda.
Le forze del vento del ciclone tropicale erodono facilmente questo sottile strato superiore mescolando le acque superiori a profondità che possono scendere fino a 100 metri, dando ai cicloni tropicali il potenziale di assorbire l'energia termica dell'oceano, se le condizioni sono appropriate. Ora, le stime di TCHP basate su osservazioni satellitari della temperatura della superficie del mare e dell'altezza della superficie del mare sono in grado di rilevare queste caratteristiche.
Il ricercatore Gustavo Goni, Joaquin Trinanes e Peter Black del Laboratorio oceanografico e meteorologico dell'Atlantico degli Stati Uniti e dell'atmosfera atmosferica (NOAA / AOML) stanno lavorando su questa metodologia originale per rilevare queste masse di acqua calda e calcolare i loro valori di potenziale di calore del ciclone tropicale usando diversi sensori satellitari di cui uno su Envisat.
"Queste caratteristiche idriche sono fondamentali per identificare le regioni con valori TCHP elevati che potrebbero potenzialmente contribuire all'intensificazione di un uragano?", Ha spiegato Goni. “Queste regioni con alti valori di TCHP offrono agli uragani l'opportunità di assorbire molta più energia termica se le condizioni generali sono giuste. La mia ricerca sta sfruttando il fatto che queste masse di acqua calda causano un aumento verso l'alto dell'altezza dell'oceano fino a 30 cm. Tali anomalie dell'altezza del mare possono quindi essere mappate con dati altimetrici radar basati sullo spazio. "
Gli altimetri radar, come lo strumento Radar Altimeter-2 su Envisat, sparano centinaia di impulsi radar sulla Terra ogni secondo, e temporizzando il loro ritorno lungo il nanosecondo può misurare l'altezza del mare con una precisione massima di due centimetri da centinaia di chilometri sopra il Terra.
Il US Naval Research Laboratory (NRL) combina i dati Envisat RA-2 con i dati provenienti da altimetri radar simili a bordo dei satelliti Jason-1 e GFO per migliorare l'accuratezza complessiva e la copertura spaziale e temporale, costituendo la fonte di prodotti altimetrici che, a loro volta, formano la base per le mappe prodotte da NOAA / AOML del potenziale di calore del ciclone tropicale che rappresentano le condizioni termiche dell'oceano superiore, mostrate qui sovrapposte alla pista dell'uragano Frances finora.
“Al momento utilizzo questo prodotto solo a scopo di ricerca, fornendo una migliore comprensione della vita di un uragano. Tuttavia, analoghi prodotti vengono prodotti e utilizzati operativamente per le previsioni dal National Hurricane Center ”, ha concluso Goni.
I prodotti basati sulla altimetria della velocità del vento e dell'altezza delle onde sono inoltre distribuiti dalla società francese Collecte Localization Satellites (CLS) e possono rivelare le caratteristiche della superficie del mare legate alla presenza di uragani.
Risultati di Envisat da rivelare
Lanciato nel marzo 2002, il satellite Envisat dell'ESA è un mezzo estremamente potente per monitorare lo stato del nostro mondo e l'impatto delle attività umane su di esso. Envisat trasporta dieci strumenti sofisticati per osservare e monitorare l'atmosfera, la terra, gli oceani e le calotte di ghiaccio della Terra, mantenendo la continuità con le missioni ERS dell'Agenzia iniziate nel 1991.
Dopo due anni e mezzo di orbita, oltre 700 scienziati provenienti da 50 paesi stanno per incontrarsi in un simposio speciale a Salisburgo, in Austria, per rivedere e discutere i primi risultati dei satelliti e presentare le proprie attività di ricerca basate sui dati Envisat.
A partire da lunedì, il simposio Envisat affronterà quasi tutti i campi della scienza della Terra, tra cui chimica dell'atmosfera, studi costieri, radar e interferometria, venti e onde, vegetazione e agricoltura, frane, rischi naturali, inquinamento dell'aria, colore degli oceani, fuoriuscite di petrolio e ghiaccio .
Al Symposium vengono presentati oltre 650 articoli, selezionati da peer review. Le presentazioni includeranno risultati sulla fuoriuscita di petrolio della Prestige, sugli incendi boschivi dell'anno scorso in Portogallo, sull'alluvione dell'Elba nel 2002, sull'evoluzione del buco nell'ozono antartico, sul terremoto di Bam e sull'inquinamento in Europa.
Numerose manifestazioni sono previste durante la settimana nell'area ESA. È inoltre prevista una mostra del consorzio industriale sull'iniziativa congiunta ESA-Commissione europea per il monitoraggio globale dell'ambiente e della sicurezza (GMES).
Fonte originale: comunicato stampa ESA
