I dati satellitari di osservazione della Terra sono fondamentali per generare previsioni meteorologiche accurate. Forniscono un quadro globale dello stato attuale dell’atmosfera, che viene utilizzato come punto di partenza per la creazione di una previsione. La nostra conoscenza allo stato attuale è però limitata, in parte perché i satelliti finora non sono stati in grado di raccogliere molte informazioni sulle nuvole, che svolgono un ruolo chiave nella meteorologia.
La futura missione ESA / JAXA EarthCARE fornirà queste informazioni per migliorare le nostre previsioni sul clima.
Un ruolo vitale nel controllo della temperatura del pianeta
L’energia nell’atmosfera è un equilibrio tra la luce in arrivo dal Sole, che riscalda la Terra, e la radiazione termica in uscita, che raffredda la Terra. Riflettendo la luce solare verso lo spazio e intrappolando la luce infrarossa in uscita, le nuvole svolgono un ruolo vitale nel controllo della temperatura del pianeta. In misura minore, gli aerosol – piccole particelle solide sospese nell’aria – fanno lo stesso. Gli aerosol contribuiscono anche indirettamente alla temperatura della Terra influenzando il ciclo di vita delle nuvole.
Anche se le nuvole giocano un ruolo importante nel riscaldamento e nel raffreddamento atmosferico, rimangono uno dei maggiori misteri nella nostra comprensione di come l’atmosfera guida il sistema climatico. Per la ricerca sul clima e le previsioni meteorologiche è quindi fondamentale migliorare la comprensione e modellizzazione delle nuvole e il loro rapporto con gli aerosol e le radiazioni.
La missione EarthCARE
La missione EarthCARE (Earth Cloud Aerosol and Radiation Explorer) è una delle chiavi per risolvere il mistero delle nuvole. Dovrebbe essere lanciata nei primi anni del 2020. EarthCARE raccoglierà queste informazioni utilizzando due strumenti di grandi dimensioni.
Uno, l’Atmospheric Lidar (ATLID), sarà utilizzato per studiare aerosol e nuvole sottili. L’altro, il Cloud Profiling Radar (CPR), raccoglierà informazioni sulle nuvole più spesse e osserverà le velocità verticali delle particelle di nuvola. Questi due strumenti sono i più avanzati strumenti per la creazione di profili di aerosol e nuvole mai inviati nello spazio.
Le informazioni fornite da EarthCARE miglioreranno notevolmente i modelli dell’atmosfera. Tali modelli sono importanti per le previsioni meteorologiche, che funzionano combinando un numero enorme di osservazioni – per lo più da satelliti – con un modello dell’atmosfera.
Come possono i dati di EarthCARE essere efficacemente combinati con altri dati satellitari e utilizzati per la previsione del tempo? Recentemente, l’ESA Discovery and Preparation ha supportato il Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio raggio (ECMWF) per rispondere a questa domanda.
“Nessun modello di previsione meteorologica è completamente perfetto”, spiega Marta Janisková, che ha guidato il progetto da ECMWF. “Per migliorare i modelli, le previsioni vengono valutate in base a osservazioni reali e il modello viene costantemente migliorato in base alle nuove conoscenze, rendendolo più accurato. Questo processo spiega in parte perché la previsione del tempo è molto più affidabile oggi rispetto a 40 anni fa”.
I modelli di previsione meteorologica
L’ECMWF ha studiato il modo più efficace per incorporare i dati di radar e lidar di EarthCARE nei loro modelli di previsione meteorologica.
L’indagine è stata condotta utilizzando i dati del satellite di osservazione della NASA CloudSat Earth e del satellite ambientale NASA / CNES CALIPSO, in quanto attualmente sono le uniche missioni che forniscono dati radar e lidar di nuvole e aerosol su scala globale.
Usando i dati di questi due satelliti, l’ECMWF ha incluso con successo osservazioni radar e lidar nel loro modello. Oltre a trovare un modo per includere in modo efficiente questi dati, il team ha scoperto che l’inclusione di osservazioni radar e lidar nel loro modello porta a previsioni meteorologiche migliori. Hanno visto grandi miglioramenti nelle previsioni di temperatura, vento e precipitazioni.
