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.
• Introduzione

L’estensione del ghiaccio marino artico è stata la seconda più bassa per il mese di luglio attualmente presente tra le estensioni rilevate tramite osservazioni satellitari. Satelliti che utilizzano particolari sensori per determinare l estensione della banchisa sia artica che antartica. Di seguito una breve descrizione.

Con il termine sensore si intende un dispositivo elettronico in grado di rilevare l’energia elettromagnetica proveniente da una scena e di convertirla in informazione, registrandola e memorizzandola sotto forma di segnale elettrico. Una prima e fondamentale classificazione nell’ambito delle differenti modalità di Telerilevamento può essere fatta in base alle funzionalità del sensore utilizzato per la misura della radiazione elettromagnetica. Si distinguono, pertanto, le due seguenti tipologie di Telerilevamento:

1. Telerilevamento passivo: il sensore è deputato al solo ricevimento della radiazione elettromagnetica emessa o riflessa dall’oggetto che si sta analizzando
2. Telerilevamento attivo: il sensore emette la radiazione elettromagnetica e ne rileva, quindi, anche la frazione che viene riflessa dagli oggetti posti sulla superficie terrestre.

Sulla base di questa distinzione è analogamente possibile classificare i sensori per il Telerilevamento in attivi e passivi.
I sensori passivi, sono strumenti che rilevano la radiazione elettromagnetica riflessa, od emessa naturalmente, dagli oggetti in esame situati sulla superficie terrestre utilizzando fonti naturali, come, ad esempio, il Sole. I sistemi per il Telerilevamento passivo sono di due categorie:
1 i sensori che operano nel visibile e nell’infrarosso vicino e medio, i quali raccolgono la radiazione elettromagnetica emessa dal Sole e riflessa dalla superficie terrestre.
2 i sensori che operano principalmente nell’infrarosso termico, i quali raccolgono le radiazioni emesse direttamente dalla superficie terrestre.
La misura dell’energia riflessa può avvenire solo quando il Sole illumina l’oggetto in osservazione e pertanto non di notte; la rilevazione dell’energia emessa, come nel caso dei sensori operanti nell’infrarosso termico, può essere invece effettuata sia di giorno che di notte. I sensori attivi, invece, rilevano la radiazione elettromagnetica riflessa da un oggetto irradiato da una fonte di energia generata artificialmente da loro stessi. La radiazione emessa raggiunge l’oggetto in osservazione e la sua frazione riflessa viene rilevata e misurata dal sensore, a seguito dell’interazione
con la superficie. I sistemi per il telerilevamento attivo si dividono in sistemi a scattering, quali il lidar, che operano nel visibile e nell’infrarosso, ed in sistemi radar che operano nel range delle microonde. Tra i principali vantaggi offerti dai sensori attivi vi è la possibilità di effettuare misure ad ogni ora del giorno e della notte e, nel caso dei radar, anche in ogni condizione meteorologica.

L estensione ha seguito molto da vicino quella del luglio 2012 e del luglio 2019 mentre si trova dietro al valore più basso registrato nel mese di luglio 2020. La copertura del ghiaccio marino è risultata maggiormente al di sotto della media nei mari di Laptev, della Siberia orientale e della Groenlandia e nettamente al di sopra della media nel Mare di Kara nella parte orientale.

L’estensione del ghiaccio marino antartico è stata complessivamente superiore alla media, collocandosi al sesto posto per il mese di luglio nella storia delle registrazioni satellitari. Le concentrazioni di ghiaccio marino sono risultate superiori alla media nella maggior parte dei settori dell’Oceano Meridionale, tranne che nelle vicinanze della Penisola Antartica.

Serie storica delle anomalie medie mensili dell’estensione del ghiaccio marino artico durante tutti i mesi di luglio dal 1979 al 2021. Le anomalie sono espresse come percentuale della media di luglio per il periodo 1991-2020. Fonte dei dati: EUMETSAT OSI SAF Sea Ice Index v2.1. Fonte: Copernicus Climate Change Service/ECMWF/EUMETSAT.

L’estensione media mensile del ghiaccio marino artico nel mese di luglio 2021 è stata di 8,5 milioni di chilometri quadrati, 0,9 milioni di chilometri quadrati (o 9%) meno della media del mese di luglio del periodo 1991-2020. Questa anomalia è il secondo valore più basso di luglio nella documentazione dei dati satellitari dal 1979, ed è praticamente alla pari con i valori registrati nel 2012 e nel 2019. La grandezza dell’anomalia di luglio 2021 è stata anche significativamente inferiore a quella di luglio 2020, che era la più bassa registrata.

A sinistra: estensione media del ghiaccio marino nell’Artico nel luglio 2021. La linea spessa di colore arancione mostra il bordo climatico del ghiaccio marino durante il mese di luglio dal 1991 al 2020. A destra: anomalie del ghiaccio marino artico durante il mese di luglio 2021 rispetto alla media di luglio 1991-2020. Fonte: ERA5. Credito: Copernicus Climate Change Service/ECMWF.

La mappa delle anomalie del ghiaccio marino nell’Artico con riferimento al mese di luglio 2021, mostra che le anomalie negative predominano dal Canada nord-orientale verso est fino al Mare di Groenlandia e lungo la costa siberiana, mentre le anomalie positive predominano nei mari di Beaufort e Chukchi e tra le Svalbard e Franz Joseph Land. Le maggiori anomalie negative sono state osservate nel Mare di Laptev e nel Mare Siberiano, che erano in gran parte privi di ghiaccio. Una notevole eccezione alle condizioni del ghiaccio marino al di sotto della media nella Siberia settentrionale, è il Mare di Kara orientale, dove le condizioni del ghiaccio marino erano ben al di sopra della media, come a giugno. Di conseguenza, la rotta del Mare del Nord non era ancora libera dai ghiacci alla fine di luglio. Nel Mare di Groenlandia, le anomalie negative del ghiaccio marino, hanno coinciso con temperature molto più calde nella maggior parte della Groenlandia orientale.

Antartico

Serie storica delle anomalie medie mensili dell’estensione del ghiaccio marino antartico per tutti i mesi di luglio dal 1979 al 2021. Le anomalie sono espresse come percentuale della media di luglio per il periodo 1991-2020. Si noti che il valore di luglio 2016 è molto vicino allo zero, motivo per cui non è visibile nel grafico. Fonte dei dati: EUMETSAT OSI SAF Sea Ice Index v2.1. Credito: Copernicus Climate Change Service/ECMWF/EUMETSAT.

Nel luglio 2021, l’area media del ghiaccio marino antartico era di 16,9 milioni di chilometri quadrati, 0,4 milioni di chilometri quadrati (3%) più della media di luglio. Questo è il sesto valore più alto presente nei dati satellitari, e la prima anomalia positiva di luglio dal 2015, dopo diverse anomalie mensili positive registrate in precedenza nel 2021 (da marzo). Le quattro estensioni di luglio più alte sono state misurate tra il 2010 e il 2015, ma è da notare che la quinta estensione di luglio più alta risale al 1979.

A sinistra: concentrazione media del ghiaccio marino antartico per il mese di luglio 2021. La linea spessa di colore arancione denota il bordo climatologico del ghiaccio per luglio per il periodo 1991-2020. A destra: Anomalie della concentrazione di ghiaccio marino antartico per luglio 2021 rispetto alla media di luglio per il periodo 1991-2020. Fonte dei dati: ERA5. Credito: Copernicus Climate Change Service/ECMWF.

La mappa delle anomalie del ghiaccio marino nella regione antartica per luglio 2021 mostra che le anomalie positive hanno dominato la maggior parte dell’Oceano meridionale. Le più grandi anomalie negative sono state per lo più concentrate ai margini del ghiaccio marino nel settore dell’Oceano Indiano, nel settore del Pacifico occidentale e nel vasto settore antartico occidentale, che comprende il Mare di Amundsen settentrionale e parte del Mare di Ross settentrionale. D’altra parte, anomalie negative del ghiaccio marino hanno prevalso lungo la costa occidentale della Penisola Antartica e nella parte settentrionale del Mare di Weddell.