EarthCARE mappa la polvere atmosferica
Gli aerosol, che sono formati da particelle liquide e solide disperse nell’atmosfera, vengono prodotti dai deserti, dagli oceani, dai vulcani, dagli incendi e dalle piante. Inoltre la loro origine non è soltanto naturale ma altresì antropica, cioè legata alle attività umane, inquinamento, agricoltura, ecc.
Il satellite EarthCARE (Earth Cloud Aerosol and Radiation Explorer) dell’ESA, l’Agenzia spaziale europea, ci fornisce una nuova prospettiva globale sugli aerosol atmosferici, inclusa la frequenza con cui si formano, la composizione e le modalità di trasporto.
La tipologia di aerosol più abbondante è quella originata dalla polvere minerale.
Ogni anno, diverse centinaia di milioni di tonnellate di materiale minerale entrano nell’atmosfera provenendo dai principali deserti del nostro pianeta. Queste particelle minerali influenzano il bilancio radiativo della Terra, interagiscono con le nuvole e con le precipitazioni, e forniscono nutrienti agli ecosistemi oceanici terrestri. Con l’espressione bilancio radiativo si intende l’equilibrio tra l’energia solare assorbita dalla Terra e l’energia infrarossa riflessa nello spazio, mantenendo costante la temperatura del pianeta.
Lo strumento di EarthCARE per lo studio degli aerosol è l’ATLID (ATmospheric LiDAR). Nello specifico è un LiDAR (Laser Imaging, Detection and Ranging) in grado di misurare le proprietà ottiche degli aerosol ad una lunghezza d’onda di 355 nm (nella regione dei raggi UV dello spettro elettromagnetico). Questo strumento permette agli scienziati di distinguere fra le differenti tipologie di particelle come la polvere, il sale marino, l’inquinamento, il fumo e miscugli di essi, a partire dalla superficie terrestre fino ad una quota di 30 km.
«Dopo un anno e mezzo di osservazioni con EarthCARE, abbiamo realizzato le prime statistiche globali degli aerosol basandoci sulle medie stagionali. È la prima volta che la depolarizzazione delle particelle nella regione degli UV può essere direttamente misurata dallo spazio con questa elevata risoluzione verticale». Questo è stato il commento di Holger Baars del Leiblinz Institute for Tropospheric Research (TROPOS).
La depolarizzazione da parte delle particelle di aerosol è un’importante proprietà ottica che viene impiegata per caratterizzare la forma e la composizione del particolato in sospensione atmosferica.
La prima immagine mostra la distribuzione globale della polvere di origine minerale, misurata con ATLID durante l’estate del 2025. Si nota chiaramente la fascia di polveri nell’emisfero nord, con le maggiori emissioni concentrate nella regione del Sahara, della penisola arabica e dell’Asia centro-occidentale.
La mappa evidenzia inoltre i tipici schemi di trasporto delle polveri. Dal Sahara, il percorso attraversa l’Oceano Atlantico fino ai Caraibi, mentre la polvere asiatica viene soffiata dai venti verso sud-est nell’Oceano Indiano e l’Asia orientale.
Lo strumento ATLID offre la possibilità di osservare due caratteristiche proprietà ottiche della polvere: la depolarizzazione delle particelle e il rapporto lidar. La depolarizzazione fornisce informazioni sulla forma delle particelle. Le particelle di polvere grandi e non sferiche, depolarizzano fortemente la luce laser di ATLID (che quando viene emessa dallo strumento, invece è polarizzata linearmente), quando viene riflessa diffusamente verso lo strumento stesso. Al contrario, lo stato di polarizzazione originale viene preservato quando la luce laser viene riflessa da piccole goccioline, come quelle prodotte dai flutti marini o dalle foschie di origine industriale. In questo modo, la polvere di origine minerale può essere chiaramente distinta da altri tipi di aerosol.
Il rapporto lidar, o rapporto estinzione-riflessione, descrive la relazione fra la quantità di luce che viene persa per diffusione e assorbimento quando attraversa uno strato di aerosol e la quantità di luce che viene riflessa verso lo strumento in orbita. Pertanto, il rapporto lidar è una misura delle proprietà di assorbimento delle particelle, sebbene anche la forma e le dimensioni delle stesse giochino un ruolo non trascurabile in questo parametro.
Le proprietà ottiche della polvere di origine minerale variano in relazione alla regione dalla quale hanno avuto origine e cambiano durante il trasporto. Nella seconda immagine, il rapporto lidar è molto più alto sul Sahara occidentale che sull’Asia, mentre la depolarizzazione è relativamente bassa sulla penisola arabica, in confronto alle altre regioni. Tali risultati suggeriscono una diversa composizione mineralogica, cambiamenti nella forma e nella dimensione delle particelle o persino una contaminazione della polvere con inquinanti atmosferici.
Le nuove capacità osservative di ATLID ci permettono di classificare con precisione gli aerosol dallo spazio e di studiare la gamma di proprietà che possono avere le polveri di origine minerale. Queste osservazioni forniscono un quadro più chiaro della relazione fra la variabilità mineralogica delle polveri a livello regionale e le loro proprietà ottiche, che sono fondamentali per valutare il loro impatto sul bilancio radiativo del nostro pianeta.
Il commento di Moritz Haarig di TROPOS
Con le sue tipiche osservazioni degli aerosol e dei profili delle nuvole, e di come essi intrappolano e riflettono la radiazione, EarthCARE intende migliorare i modelli numerici meteorologici e le previsioni relativa al clima. Per concludere il discorso, Holger Baars ha aggiunto:
Le prime mappe globali della depolarizzazione e del rapporto lidar realizzate grazie ad EarthCARE rappresentano un significativo passo in avanti per noi. Le mappe ci aiuteranno ad ottenere una nuova percezione delle proprietà microfisiche della polvere. Ciò aumenterà anche la nostra comprensione delle complesse interazioni fra gli aerosol e le nuvole, e ridurrà una delle principali fonti di incertezza nelle future previsioni climatiche.
La missione EarthCARE è stata lanciata il 28 maggio 2024 ed è la più grande e complessa missione di esplorazione terrestre mai realizzata e contribuirà a migliorare la nostra comprensione del ruolo svolto dalle nuvole e dagli aerosol nella riflessione della radiazione solare incidente verso lo spazio, e nell’intrappolare la radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre.
EarthCARE è una missione congiunta fra l’ESA e l’Agenzia spaziale giapponese JAXA, e ha una durata prevista di 10 anni.
Fonte: ESA
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