L imponente sviluppo scientifico e tecnico avvenuto nell’ultimo secolo ha fatto sì che venissero sviluppate delle tecnologie che fino a pochi decenni fa erano inimmaginabili. Certamente la ricerca spaziale rappresenta una delle più importanti avanguardie della tecnica e dell’Ingegneria e più in generale della Scienza. In suddetto contesto si collocano le tecnologie e la Scienza del Telerilevamento satellitare o Remote Sensing. Con il termine telerilevamento si indica “una scienza che permette di ottenere informazioni qualitative e quantitative da un oggetto, un’area o un fenomeno tramite l’analisi di dati acquisiti da un dispositivo a distanza che non è in contatto con l’oggetto, l’area o il fenomeno investigato” (Papale e Barbati, 2005). Il telerilevamento satellitare permette così l’acquisizione di dati, sottoforma di
immagini, su vaste aree di superficie terrestre in tempi relativamente brevi. Con il tempo le tecniche di acquisizione dei dati e le tecnologie costruttive dei sensori sono state perfezionate ed ora è possibile accedere a dati con diverse risoluzioni geometriche, spettrali, temporali e radiometriche. Ad oggi sono disponibili immagini satellitari multispettrali con risoluzione geometrica dell’ordine del decimetro. Tutte queste peculiarità del telerilevamento lo rendono un valido supporto sia per attività scientifiche sia commerciali od amministrative. A livello scientifico le tecniche di Remote Sensing si applicano a numerosi campi tra cui la geologia, la climatologia, la meteorologia, l’oceanografia e l’idrologia. Il dato satellitare risulta molto utile per la cartografia di aree remote o paesi in via di sviluppo;in queste zone le tecniche tradizionali con misurazioni sul campo o rilievi fotogrammetrici sono di difficile applicazione. Dal punto di vista commerciale la possibilità di accedere a dati su vastissime aree può essere importante per applicazioni in campo agro-forestale e per la pesca, oltre che per le attività di ricerca delle materie prime. Le immagini telerilevate forniscono un importante strumento di pianificazione e monitoraggio nell’ambito dell’amministrazione del territorio. Sono presenti in letteratura numerosi studi a riguardo, sia sull’ambiente urbano che naturale. Una delle più interessanti applicazioni del telerilevamento satellitare è quella relativa al risk management e la gestione dei disastri naturali; in questo filone si inseriscono diversi progetti e organizzazioni come ITHACA (Information for Humanitarian Assistance, Cooperation and Action) oppure GDACS (Global Disaster Alert and Coordination System), organizzazioni rivolte al miglioramento dei sistemi di allerta (Early Warning), valutazione dei danni nelle prime fasi delle emergenze (Early Impact), di condivisione di informazioni georeferenziate e coordinamento nelle prime fasi delle emergenze. L’Agenzia Spaziale Europea ha lanciato il programma Copernicus, il quale tramite dati satellitari fornisce una serie di prodotti e servizi a supporto di studi scientifici e gestione delle emergenze. All’interno di tale programma si trovano progetti come EMS (Emergency Management Service) che è costituito da tre moduli: mapping, EFAS (European Flood Awareness System) e EFFIS (European Forest Fire Information System). Un altro programma europeo è G-MOSAIC (GMES services for Management of Operations, Situation Awareness and Intelligence for regional Crises) che produce informazioni di supporto con attenzione particolare alle crisi esterne all’UE. Accanto a questi progetti sono inoltre presenti numerose realtà di crowdmapping a cui è possibile partecipare on-line. Recentemente l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha dato inizio alla missione Sentinel, all’interno del programma Copernicus,con il lancio di una nuova serie di satelliti per l’osservazione terreste. Alcuni di questi sono già operativi e sono disponibili, open source, immagini radar e multispettrali.
Copernicus è attualmente il più ambizioso programma di osservazione terrestre al mondo ed è costituito da differenti sistemi (satelliti, stazioni terrestri, sensori aerei e marini) che acquisiscono dati sulla Terra, come riportato sul sito internet di ESA (http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Copernicus/Overview3). Sul medesimo sito web si riporta che Copernicus è un programma che darà forma al futuro del nostro pianeta per il beneficio di tutti, ESA mette a disposizione la sua esperienza trentennale in programmi spaziali per contribuire al programma. Questo programma fornisce informazioni accurate, tempestive e facilmente accessibili per migliorare la gestione ambientale, comprendere e mitigare gli effetti dei cambiamenti climatici ed assicurare la sicurezza civile. Il programma è coordinato e gestito dalla Commissione Europea, mentre lo sviluppo delle infrastrutture avviene sotto il controllo di ESA per quanto riguarda le componenti spaziali. Le aree tematiche in cui si inseriscono i servizi legati al programma Copernicus sono sei:
- territorio,
- mare,
- atmosfera,
- cambiamento climatico,
- gestione emergenze,
- sicurezza.
Questi servizi sono a supporto di una infinità di applicazioni che includono la protezione ambientale, la gestione delle aree urbane, la pianificazione territoriale, l’agricoltura, la gestione delle foreste, la pesca, i trasporti, lo sviluppo sostenibile, la protezione civile e il turismo. La varietà di applicazioni fa sì che i maggiori utilizzatori dei servizi Copernicus siano le pubbliche autorità, specialmente per la definizione di politiche ambientali e la gestione delle emergenze. - l’utilizzo dei dati Sentinel è rivolto allo studio del territorio, per cui particolare attenzione va concessa al tema dei servizi terrestri, i quali sono a loro volta suddivisi in quattro aree (http://land.copernicus.eu/):
- Globali, questi servizi forniscono una serie di prodotti per lo studio della superficie terrestre a livello globale (con risoluzioni spaziali medie e basse), i prodotti sono usati per il monitoraggio della vegetazione, il ciclo dell’acqua e altre applicazioni.
- Pan-Europei, servizi rivolti allo studio della copertura e dell’uso del suolo europeo e del loro cambiamento negli anni (corpi idrici, suolo nudo, foreste, aree impermeabilizzate…).
- Locali, servizi relativi a specifiche aree nelle quali vengono riscontrate peculiarità (coste, grandi città, reti idriche).
- In-sito, tutti i servizi hanno bisogno di dati presi nelle zone di studio per supportare i prodotti satellitari.
- Un importante prodotto Pan-Europeo è CORINE Land Cover (CLC), che consiste in uno studio delle coperture del suolo (land cover) nel territorio europeo. I prodotti pan-europei sono coordinati dalla European Environment Agency (EEA). Per le specifiche esigenze del programma è stato sviluppato il progetto Sentinel, che prevede il lancio in orbita di 12 satelliti che formeranno la componente spaziale del programma Copernicus.
Anomalia della temperatura dell’aria in superficie da febbraio 2021 a gennaio 2022 rispetto alla media del periodo 1991-2020. Fonte dei dati: ERA5. Credito: Copernicus Climate Change Service/ECMWF.
Le temperature medie degli ultimi dodici mesi sono state:
superiori alla media su molte aree terrestri e sulla maggior parte della superficie oceanica
nettamente al di sopra della media 1991-2020 in una fascia estesa dalla costa occidentale degli Stati Uniti e del Canada fino al Canada nord-orientale e alla Groenlandia
ben al di sopra della media su gran parte dell’Africa centrale e settentrionale, sul Medio Oriente, sull’Afghanistan e nell’ estremo sud del Sud America
vicino alla media su gran parte dell’Europa, con una divisione quasi uniforme tra aree con condizioni calde e fredde
sotto la media su alcune aree terrestri, incluse parti del Canada nordoccidentale e dell’Alaska, la Russia più orientale, il Brasile, l’Africa meridionale, l’India, l’Australia e l’Antartide
sotto la media sul Pacifico equatoriale orientale, dove l’evento di La Niña che ha raggiunto il picco alla fine del 2020 si è reintensificato negli ultimi mesi
sotto la media sul Mare di Chukchi, parti del Nord Pacifico orientale e diverse aree oceaniche situate nell’emisfero meridionale.
Medie consecutive di dodici mesi delle anomalie della temperatura dell’aria superficiale media globale e media europea rispetto al periodo di riferimento 1991-2020, basate sui valori mensili che vanno dal gennaio 1979 al gennaio 2022. Le barre di colore più scuro sono le medie per ciascuno degli anni solari che vanno dal 1979 al 2020. Fonte dei dati: ERA5. Credito: Copernicus Climate Change Service/ECMWF.
La media calcolata su periodi di dodici mesi smussa le variazioni a breve termine delle temperature medie a livello regionale e globale. A livello globale, l’anno solare 2021 è stato 0,28°C più caldo della media 1991-2020. Questa anomalia media su un periodo di dodici mesi è ben al di sotto della media di 0,46°C per i periodi di dodici mesi che terminano a settembre 2016 e maggio e giugno 2020, i tre periodi più caldi in questo database. L’anno solare più caldo è il 2016, con una temperatura di 0,44°C sopra la media 1991-2020. Il 2020 è stato alla pari con il 2016, essendo più fresco di meno di 0,01°C, ben al di sotto dello spread esistente tra più serie di dati. Il terzo e rispettivamente il quarto anno solare più caldo sono il 2019 e il 2017, le loro temperature sono state di 0,40°C e 0,3°C sopra la media. Il 2021 è stato il quinto più caldo in assoluto, ma solo marginalmente più caldo degli anni 2015 e 2018.La temperatura media globale nel periodo di dodici mesi fino a dicembre 2021 è tra 1,1 e 1,2°C sopra il livello del 1850-1900. Il modo in cui la media per il periodo di riferimento 1991-2020 è correlata a quella del 1850-1900 è illustrato nella barra laterale. Esiste una maggiore variabilità nelle temperature medie europee, ma i valori sono più certi grazie alla copertura osservativa relativamente densa presente nel continente. La media di questo anno solare di dodici mesi è di 0,21°C superiore alla media 1991-2020. Il 2020 è l’anno solare più caldo registrato per l’Europa con una temperatura di 1,2°C sopra la media 1991-2020.
Nota sui valori globali provenienti da ERA5 e altri set di dati sulla temperatura
Lo spread nelle medie globali dei vari set di dati sulla temperatura è stato segnalato in precedenza per essere stato relativamente grande negli ultimi anni. Una versione aggiornata del set di dati responsabile di questo spread è stata rilasciata a metà dicembre 2020. Questa versione concorda molto meglio con altri set di dati riguardo agli ultimi anni. Questa versione tuttavia mostra un riscaldamento maggiore tra il 1850 e il 1900 rispetto alla versione precedente, che ha un’influenza sulla stima “pre-industriale” come menzionato sopra.C’è un accordo generale tra le serie di dati che il periodo dal 2015 al 2020 è molto più caldo a livello globale di qualsiasi periodo precedente. C’è anche accordo sul fatto che la temperatura globale è aumentata ad un tasso medio vicino a 0,2°C per decennio dalla fine degli anni ’70. Ciononostante c’è ancora una certa differenza tra le serie di dati per gli anni recenti, come per il 2020, e le anomalie della temperatura media annuale per questi anni provenienti da ERA5 sono generalmente più alte di quelle degli altri cinque set di dati presi in considerazione. Le differenze vanno da 0,02 a 0,08°C per il 2016-2020. L’intervallo è compreso tra 0,00 e 0,07°C se la temperatura dell’aria sul mare è sostituita dalla temperatura della superficie del mare per ERA5 e l’altro set di dati per il quale la temperatura della superficie del mare non è stata utilizzata . Le differenze rimanenti dipendono in parte dalla misura in cui i set di dati rappresentano le condizioni relativamente calde che hanno prevalso sull’Artico e sull’Antartico durante questi anni.Le differenze nelle stime della temperatura della superficie del mare e della temperatura superficiale dell’aria sulla terraferma hanno rappresentato ulteriori elementi.