Credito d'immagine: ESA
L'Agenzia spaziale europea ha dimostrato la capacità del suo satellite di monitoraggio terrestre Envisat di tracciare i livelli idrici dei laghi e dei fiumi interni; punti sulla Terra che erano precedentemente invisibili alla precedente altimetria radar. Radar Altimeter 2 a bordo di Envisat invia 1800 impulsi radar al secondo da 800 km di altitudine e quindi calcola quanto tempo impiegano per tornare - questo indica al dispositivo la sua esatta distanza dal pianeta. Una squadra ha analizzato i dati grezzi di Envisat e ha scoperto un modo per estrarre i livelli delle acque del fiume individuando tipi specifici di echi radar. L'ESA rilascerà 12 anni di livelli fluviali che gli scienziati potranno studiare.
Per oltre un decennio l'ESA ha utilizzato i satelliti per far rimbalzare gli impulsi radar dalla Terra e misurare con precisione l'altezza delle superfici oceaniche e terrestri. Ma i laghi e i fiumi interni sono stati efficaci punti ciechi per l'altimetria radar? almeno fino ad ora.
La prossima settimana l'ESA presenta in anteprima una nuova gamma di prodotti denominata River and Lake Level from Altimetry che fornisce informazioni precedentemente inaccessibili sui livelli idrici dei principali laghi e fiumi attraverso la superficie terrestre, derivati dalle misurazioni dell'altimetro radar Envisat e ERS.
Gli idrologi possono utilizzare questi nuovi dati per monitorare l'altezza dei fiumi in tutto il pianeta, valutare l'impatto del riscaldamento globale e aiutare nella gestione delle risorse idriche. I corpi idrici interni sono importanti come fonti chiave di acqua e cibo per le persone che vivono intorno a loro. Spesso sono anche regioni con la massima biodiversità e rappresentano i primi indicatori dei cambiamenti climatici regionali.
È stato sviluppato un nuovo algoritmo di elaborazione per estrarre i risultati a livello di fiumi e laghi dai dati grezzi sull'altimetro radar. Lo sforzo di sviluppo è stato guidato dal professor Philippa Berry della De Montfort University del Regno Unito: “Il nuovo prodotto altimetro radar è un grande passo avanti per gli idrologi. Fornisce loro un nuovo strumento per studiare sia i cambiamenti storici nei livelli delle falde acquifere sia i dati di importanza cruciale da utilizzare nella previsione di modelli di disponibilità idrica, produzione di energia idroelettrica, eventi di alluvione e siccità e cambiamenti climatici generali. "
Il Radar Altimeter 2 (RA-2) pilotato a bordo del satellite ambientale Envisat dell'ESA è il miglior seguito dei precedenti altimetri radar sul veicolo spaziale ERS-1 e ERS-2. Dalla sua orbita polare alta 800 km invia 1800 impulsi radar separati sulla Terra al secondo, quindi registra quanto tempo impiegano i loro echi per tornare? cronometrando il loro viaggio in meno di un nanosecondo per calcolare l'esatta distanza dal pianeta sottostante.
Gli altimetri radar furono fatti volare nello spazio negli anni '70, a bordo dello Skylab e della Seasat della NASA. Questi primi sforzi rimasero concentrati saldamente sugli oceani, poiché le superfici terrestri meno lisce restituirono segnali indecifrabili. Ma con il miglioramento della tecnologia sono diventati disponibili dati affidabili sull'altezza del terreno. RA-2 di Envisat ha un innovativo sistema di tracciamento a "quattro ruote motrici" che gli consente di mantenere il contratto radar anche quando il terreno sottostante si sposta dall'oceano al ghiaccio o alla terraferma.
Ma fiumi e laghi si sono dimostrati obiettivi più difficili. Grandi laghi e ampi fiumi come l'Amazzonia hanno spesso restituito allettanti segnali radar "bagnati", ma gli echi della vicina terra asciutta hanno distorto la maggior parte di tali segnali.
Tuttavia, ritenendo possibile un monitoraggio completo del livello dei fiumi e dei laghi, l'ESA ha aggiudicato un contratto alla De Montfort University per sviluppare un prodotto software adeguato, con la Lancaster University che si occupava di idrologia sul campo.
Il team dell'Università De Montfort ha proceduto scrutando scrupolosamente molti gigabyte di dati grezzi acquisiti su fiumi e laghi, prendendo atto del tipo di forme di eco che si sono verificate. Hanno ordinato diverse forme di eco in categorie distinte, quindi hanno creato un processo automatizzato per riconoscere queste forme all'interno di segnali "bagnati" ed eventualmente estrarre dati utilizzabili da esse.
"Per fare questo, la forma di ogni singola eco deve essere analizzata e deve essere calcolato il tempo esatto corrispondente alla componente di eco dal lago o dal fiume", ha spiegato il professor Berry. “Oltre a identificare e rimuovere l'eco dalla terra circostante, questo processo è complicato dalla frequente presenza di isole e banchi di sabbia, in particolare nei sistemi fluviali. Ma alla fine questo approccio ha dimostrato di essere davvero molto efficace, con il successo del recupero delle altezze dalla maggior parte dei principali sistemi fluviali e lacustri della Terra. "
La prossima settimana vedrà il rilascio dei primi prodotti dimostrativi usando questo nuovo algoritmo, contenente dati rappresentativi degli ultimi sette anni per fiumi e laghi in Africa e Sud America. Il piano prevede che i dati dell'altimetro globale degli ultimi 12 anni verranno quindi rielaborati per fornire agli idrologi informazioni storiche, preziose per valutare le tendenze a lungo termine.
L'ESA intende inoltre installare software operativo nel suo segmento di terra, quindi alla fine il prodotto può essere consegnato agli utenti in tempo quasi reale, entro tre ore o meno dalla sua acquisizione dallo spazio.
Gli idrologi non hanno bisogno di alcuna conoscenza precedente dell'altimetria radar per utilizzare i nuovi dati, con un prodotto noto come River Lake Hydrology che fornisce dati corrispondenti ai punti di attraversamento del fiume, proprio come se esistessero degli indicatori di fiume reali.
Tali indicatori sono il modo tradizionale in cui si ottengono le misurazioni del livello dei fiumi e dei laghi, ma il loro numero in situ è fortemente diminuito negli ultimi due decenni. Il nuovo prodotto compenserà questa crescente mancanza di dati sul terreno.
L'altro prodotto si chiama River Lake Altimetry, destinato agli specialisti di altimetria e fornisce tutti i punti di attraversamento per un corpo idrico, insieme a informazioni dettagliate su tutte le correzioni strumentali e geofisiche.
È possibile accedere alle anteprime di entrambi i prodotti tramite un sito Web dedicato (vedere la barra di destra) o su un CD gratuito? e-mail [e-mail protetta] per ordinare una copia. Entrambi i prodotti sono stati ufficialmente annunciati alla conferenza Hydrology from Space, a partire da lunedì 29 settembre a Tolosa.
Fonte originale: comunicato stampa ESA
