ICESat-2: un satellite per misurare l’altezza del ghiaccio ai poli, ma non solo

Il prossimo mese, la NASA lancerà nello spazio lo strumento laser più avanzato del suo genere, iniziando una missione per misurare – con dettagli senza precedenti – i cambiamenti nelle altezze del ghiaccio polare della Terra.

IceA, Cloud e land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) della NASA misureranno il cambiamento altimetrico annuale medio del ghiaccio terrestre che copre la Groenlandia e l’Antartide fino alla larghezza di una matita, catturando 60.000 misure al secondo.

“Le nuove tecnologie osservative di ICESat-2 faranno progredire la nostra conoscenza di come le calotte glaciali della Groenlandia e dell’Antartide contribuiscano all’innalzamento del livello del mare”, ha dichiarato Michael Freilich, direttore della Divisione di Scienze della Terra nella direzione della missione scientifica della NASA.

Il ghiaccio terrestre sotto controllo

ICESat-2 estenderà e migliorerà i 15 anni della NASA di monitoraggio del cambiamento delle altezze dei ghiacci polari, iniziato nel 2003 con la prima missione ICESat, e proseguito nel 2009 con l’operazione NASA IceBridge, una campagna di ricerca aerea.

IceA, Cloud and land Elevation Satellite-2 della NASA (ICESat-2) misurerà l’altezza con uno strumento laser che presenta componenti progettati per fornire dati precisi.

Un salto tecnologico

ICESat-2 rappresenta un importante salto tecnologico nella nostra capacità di misurare i cambiamenti nell’altezza del ghiaccio. Il suo sistema di altimetro laser topografico avanzato (ATLAS) misura l’altezza calcolando il tempo impiegato dai singoli fotoni di luce per spostarsi dalla sonda alla Terra e viceversa.

NASA’s Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) will measure height with a laser instrument that features components designed to provide precise data.
Credits: NASA/Adriana Manrique Gutierrez

“ATLAS ci ha richiesto di sviluppare nuove tecnologie per ottenere le misure necessarie agli scienziati per far progredire la ricerca”, ha affermato Doug McLennan, project manager di ICESat-2 presso il Goddard Space Flight Center della NASA. “Ciò significava che dovevamo progettare uno strumento satellitare che non solo raccolga dati incredibilmente precisi, ma che lo faccia più di 250 volte meglio del suo predecessore.”

ATLAS sparerà 10.000 volte al secondo, inviando centinaia di migliaia di miliardi di fotoni a terra in sei fasci di luce verde. L’andata e ritorno dei singoli fotoni laser di ICESat-2 sulla superficie terrestre è programmata al miliardesimo di secondo, per misurare con precisione l’elevazione.

Con così tanti fotoni che ritornano da più raggi, ICESat-2 otterrà una visione molto più dettagliata della superficie del ghiaccio rispetto al suo predecessore, ICESat. Infatti, se i due satelliti sorvolassero un campo da calcio, ICESat prenderebbe solo due misurazioni – una in ogni zona terminale – mentre ICESat-2 raccoglierebbe 130 misurazioni tra le zone terminali.

In orbita attorno alla Terra

Mentre circonda la Terra da un polo all’altro, ICESat-2 misurerà le altezze del ghiaccio lungo lo stesso percorso nelle regioni polari quattro volte l’anno, fornendo un monitoraggio stagionale e annuale delle variazioni di quota del ghiaccio.

IceA, Cloud and land Elevation Satellite-2 della NASA (ICESat-2) fornirà agli scienziati misurazioni dell’altezza che creano un ritratto globale della terza dimensione della Terra, raccogliendo dati che possono tracciare con precisione i cambiamenti di terreno tra cui ghiacciai, ghiaccio marino e foreste.

Lo scioglimento dei ghiacci

Centinaia di miliardi di tonnellate di terra si sciolgono o fluiscono negli oceani ogni anno, contribuendo all’aumento del livello del mare in tutto il mondo. Negli ultimi anni, i contributi di scioglimento dei ghiacci della Groenlandia e dell’Antartide hanno aumentato il livello globale del mare di oltre un millimetro all’anno, rappresentando circa un terzo dell’innalzamento del livello del mare osservato. E il tasso è in aumento.

I dati ICESat-2 che documentano il continuo cambiamento di altezza delle calotte polari aiuteranno i ricercatori a restringere la gamma di incertezza nelle previsioni del futuro innalzamento del livello del mare e connetteranno tali cambiamenti ai fattori climatici.

ICESat-2 effettuerà anche le misurazioni polari più precise del bordo libero del ghiaccio marino, che è l’altezza del ghiaccio marino sopra la superficie marina. Questa misura viene utilizzata per determinare lo spessore e il volume del ghiaccio marino. I satelliti misurano abitualmente l’area coperta dai ghiacci marini e hanno osservato un declino dell’area del ghiaccio artico di circa il 40% dal 1980. Misurazioni precise dello spessore del ghiaccio marino della regione, miglioreranno la nostra comprensione delle cause della perdita di questo ghiaccio.

Sebbene il ghiaccio marino galleggiante non cambi il livello del mare quando si scioglie, la sua perdita ha conseguenze diverse. La brillante calotta polare artica riflette il calore del Sole nello spazio. Quando quel ghiaccio si scioglie, l’acqua scura sottostante assorbe quel calore. Ciò altera i modelli di circolazione del vento e degli oceani, potenzialmente influenzando il clima e il clima globale della Terra.

Oltre i poli, ICESat-2 misurerà l’altezza delle superfici oceaniche e terrestri, comprese le foreste. ATLAS è progettato per misurare sia le cime degli alberi che il terreno sottostante, che – combinati con i dataset esistenti sull’estensione delle foreste – aiuteranno i ricercatori a stimare la quantità di carbonio immagazzinata nelle foreste del mondo. I ricercatori studieranno anche i dati di altezza raccolti su onde oceaniche, livelli degli invasi e aree urbane.

I potenziali utenti di dati hanno collaborato con gli scienziati di ICESat-2 per collegare la scienza della missione alle esigenze della società. Ad esempio, le misure ICESat-2 di altezza della neve e dei fiumi potrebbero aiutare i governi locali a prevenire inondazioni e siccità. Le mappe dell’altezza della foresta, che mostrano la densità e la struttura dell’albero, potrebbero migliorare i modelli computerizzati utilizzati dai vigili del fuoco per prevedere il comportamento di un incendio. Le misurazioni dello spessore del ghiaccio marino potrebbero essere integrate nelle previsioni delle emissioni della Marina USA per la navigazione e le condizioni del ghiaccio marino.

“Poiché ICESat-2 fornirà misurazioni di precisione senza precedenti con copertura globale, produrrà non solo nuove informazioni sulle regioni polari, ma anche scoperte inattese in tutto il mondo”, ha affermato Thorsten Markus, uno scienziato del progetto ICESat-2 di Goddard.

 

 

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