Una nuova sentinella per la Terra

Il 13 ottobre 2017 è stato spedito in orbita il razzo ospitante il satellite Sentinel 5P (la P sta per Precursor), il primo satellite dedicato allo studio dell’atmosfera del progetto Copernicus, un programma di osservazione satellitare della Terra lanciato e gestito nel 1998 dalla Commissione Europea e da un gruppo di agenzie spaziali. Copernicus è attualmente nella fase pre-operativa del servizio per il cambiamento climatico, alla quale seguirà,  prima della fine del 2018, una fase operativa, durante la quale fornirà dati per il monitoraggio e la previsione dei cambiamenti climatici, aiutando a sviluppare strategie adattative. Inoltre, consentirà l’accesso a indici climatici quali l’aumento della temperatura, l’innalzamento del livello del mare, lo scioglimento dei ghiacci e il riscaldamento degli oceani.

Il programma si basa su sei tipologie di satelliti, denominati Sentinel, ciascuno adibito a specifiche funzioni, quali la produzione di radar interferometrici, l’osservazione multi spettrale e l’analisi delle componenti atmosferiche. Il più recente, Sentinel 5P, lanciato per una missione di sette anni, ha lo scopo di monitorare la composizione chimica dell’atmosfera, in particolare la qualità dell’aria e la sua interazione con gas quali ozono, diossido di azoto, metano, ossido di carbonio e altri inquinanti. Lo strumento utilizzato è il Troposheric Monitoring Instrument (Tropomi), uno spettrometro che analizza la fascia dello spettro elettromagnetico associata alla radiazione termica, che comprende parte dei raggi UV, tutta la radiazione visibile e gli infrarossi (IR). In questa fascia si distinguono le radiazioni ad onde lunghe, tipiche dell’energia terrestre e di interesse per il sistema climatico, e radiazioni ad onde corte, associate alla radiazione solare. È in corrispondenza di queste frequenze che i telescopi IR possono esplorare lo spazio, e apparecchiature a microonde su satellite possono puntare verso la superficie terrestre.

Le radiazioni registrate dai satelliti sotto forma di onde elettromagnetiche sono alla base del riscaldamento globale: il Sole irraggia la Terra, che assorbirà parte dell’energia, e parte ne emetterà a sua volta. Eppure, rispetto al bilancio di questa energia, la Terra è di circa 33°C più calda, e ciò è un bene, perché altrimenti le temperature sarebbero inadatte alla vita. Questa differenza dipende dai gas serra presenti nell’atmosfera: la radiazione emessa dalla Terra verrà assorbita e in parte riemessa dalla atmosfera verso la Terra stessa, scaldandola così a sua volta, come fosse una coperta. La radiazione che invece fugge nello spazio dalla Terra è quella emessa dagli strati più alti dell’atmosfera. L’eccessiva concentrazione di gas serra nell’atmosfera porta dunque inevitabilmente al surriscaldamento terrestre.

Per associare il comportamento-serra ad un gas, bisogna basarsi ancora una volta su rilevazioni sulle lunghezze d’onda. Risale al 1970 il satellite IRIS della Nasa che misurava gli spettri infrarossi, e al 1996 il satellite IMG dell’Agenzia spaziale giapponese per rilevazioni simili. I risultati, confrontati per individuare variazioni nell’arco dei ventisei anni, hanno evidenziato una diminuzione delle radiazioni ad onde lunghe nello spazio associate allo spettro della CO2 (anidride carbonica) e del CH4 (metano). Le rilevazioni sono state poi ampliate da successivi satelliti come AIRS e AURA, lanciati dalla Nasa rispettivamente nel 2003 e 2004. Inoltre, anche rilevazioni dal basso hanno confermato l’attribuzione quantitativa dell’aumento della radiazione ad onde lunghe ai diversi gas serra.

E’ quindi di notevole importanza conoscere come influiscano i cambiamenti climatici, soprattutto in relazione al problema del riscaldamento globale. La temperatura media della Terra è aumentata di circa un grado Fahrenheit, circa 0.56°C, durante il Novecento. Potrebbe sembrare effettivamente poco, ma in realtà, fa sapere la Nasa, anche a piccole variazioni nella temperatura corrispondono incredibili cambiamenti. Basti pensare che alla fine dell’ultimo periodo glaciale, quando il Nord America era coperto da circa 900 metri di ghiaccio, le temperature medie erano solamente dai 5 ai 9 gradi più fredde che oggi. Il ruolo dei satelliti è dunque decisivo nella misura in cui forniscono grandi quantità di dati in relazione ad indici climatici e meteorologici: si pensi che Sentinel 5P avrà il compito di mappare, ogni giorno, la composizione dell’aria relativa all’intera superficie terrestre.