È così che la NASA misura l’innalzamento del livello del mare dallo spazio

Il cambiamento climatico rappresenta una minaccia imminente per il futuro dell’umanità, ma il clima globale è così complesso che spesso è difficile persino immaginare la portata del problema. Uno dei modi migliori a nostra disposizione per misurare il cambiamento climatico potrebbe non essere quello che ti aspetti, perché non si tratta di misurare il territorio o l’atmosfera. Invece, per conoscere il cambiamento climatico, dobbiamo misurare l’oceano.

L’innalzamento del livello del mare non colpisce solo le comunità costiere riducendo la massa terrestre, ma indica anche il problema più ampio dell’aumento delle temperature globali. Ciò significa che l’innalzamento del livello del mare è di grande importanza per la NASA, che non guarda solo ad altri mondi, ma anche ad altri mondi

monitor la Terra dallo spazio. Un nuovo satellite per il monitoraggio del livello del mare, Sentinel-6 Michael Freilich, era lanciato a novembre 2020 e divenne la missione di riferimento ufficiale per l'innalzamento del livello del mare Marzo di quest'anno, dopo aver preso il posto del suo predecessore, Jason-3.

Con Sentinel-6 che assume il suo nuovo ruolo e un gemello successore, Sentinel-6b, che aspetta dietro le quinte per raccogliere il testimone quando richiesto, siamo pronti per i prossimi 10 anni di misurazioni del livello del mare. Puoi anche vedere tu stesso dove si trova Sentinel-6 sulla Terra in questo momento, monitorandolo utilizzando Applicazione web Eyes della NASA.

Abbiamo parlato con Josh Willis del Jet Propulsion Laboratory della NASA, scienziato di progetto sia per Sentinel-6 che per Jason-3, su come misurare l'innalzamento del livello del mare dallo spazio.

La nostra scorecard per il cambiamento climatico

L’innalzamento del livello del mare non è importante solo per comprendere i cambiamenti degli oceani. È anche uno degli strumenti più preziosi di cui disponiamo per misurare il cambiamento climatico nel suo complesso. “In un certo senso, è una scorecard”, ha detto Willis. “È il nostro punteggio per come stiamo andando con il clima”.

Questo perché gran parte dell’aumento della temperatura media del pianeta nel suo insieme si riflette nel livello degli oceani. Ci sono tre grandi fattori causati dall’uomo che contribuiscono all’innalzamento del livello del mare: lo scioglimento delle calotte glaciali in Groenlandia e L’Antartide, lo scioglimento di piccoli ghiacciai in altre parti del mondo e il riscaldamento dell’oceano che ne sta causando espandere. Questi fattori contribuiscono ciascuno per circa un terzo all'aumento totale, a causa dell'aggiunta di più acqua oceani quando i ghiacciai e le calotte polari si sciolgono, nonché l’espansione delle acque dovuta all’aumento globale temperature. Poiché gli oceani coprono gran parte del globo, finiscono per assorbire gran parte del calore in eccesso generato dalle attività umane.

“Penso che l’innalzamento del livello del mare sia l’indicatore più chiaro dell’interferenza umana con il clima”, ha detto Willis. “Gli oceani coprono due terzi della superficie del pianeta, assorbono il 90% di questo calore extra che costituisce l’intero causa del cambiamento climatico, e stanno anche assorbendo tutta l’acqua che si sta sciogliendo dai ghiacciai e dal ghiaccio fogli. Quindi stanno davvero contando tutto in termini di come stiamo cambiando il clima nel modo più ampio”.

E il problema non è solo l’innalzamento del livello del mare. Il fatto è che anche il tasso di tale aumento sta aumentando.

“Il tasso di innalzamento degli oceani non è costante. In realtà sta aumentando”, ha detto Willis. “All’inizio del XX secolo, gli oceani si stavano innalzando a un ritmo di circa due millimetri all’anno. Negli anni '90 o 2000 erano più o meno tre. E ora sono quattro e cinque millimetri all’anno. Quindi il tasso di crescita è più che raddoppiato negli ultimi cento anni. E continuerà ad aumentare sempre più velocemente”.

30 anni di misurazioni continue

Parte del motivo per cui i dati sull’innalzamento del livello del mare sono così preziosi è che costituiscono una documentazione a lungo termine raccolta a partire dagli anni ’90. Le prime misurazioni globali degli oceani dallo spazio iniziarono quando fu lanciata la missione TOPEX/Poseidon nel 1992, seguita dai tre satelliti Jason e poi dal primo Sentinel.

Per mantenere dati coerenti che possano essere confrontati nel corso degli anni, tutte le missioni di questa serie sono state collocate nella stessa orbita in modo da ottenere la stessa visione degli oceani.

Ogni volta che un nuovo satellite prendeva il posto del suo predecessore, i due volavano vicini per mesi. Ciò ha consentito una calibrazione molto attenta per garantire che i dati potessero essere tracciati in modo coerente sui cinque satelliti fino ad oggi.

“È davvero un risultato straordinario in termini di record scientifici sul clima”, ha affermato Willis.

Altri 10 anni di misurazioni

"Abbiamo questo record incredibile che dura da 30 anni ormai, e Sentinel-6 è stato costruito per estendere quel record di altri 10 anni", ha detto Willis. Per consentire questi ulteriori 10 anni di osservazioni, la NASA ha costruito non uno ma due satelliti, entrambi essenzialmente identici una volta che il Sentinel-6 Michael Freilich, lanciato di recente, giungerà al termine della sua vita nel 2025, il suo gemello Sentinel-6b potrà prendere Sopra. Ciò consentirà un totale di 40 anni di registrazioni coerenti dell’innalzamento del livello del mare.

“È la prima volta che come comunità decidiamo di farlo a lungo termine, di impegnarci a effettuare misurazioni dell’innalzamento del livello del mare dallo spazio, non solo da un satellite alla volta”, ha affermato. “Il livello del mare non smetterà di aumentare tanto presto, non saremo in grado di smettere di misurarlo, quindi dobbiamo avere questa continuità di misurazioni tra le missioni”.

Se sembra che questi satelliti abbiano un’aspettativa di vita relativamente breve rispetto ad altre missioni satellitari che potrebbero durare decenni, ciò è legato all’altitudine alla quale operano. Quando furono lanciati i primi satelliti per l’innalzamento del livello del mare, non disponevamo di una tecnologia così valida determinare la posizione di tali satelliti e i dati di posizionamento sono importanti per ottenere un livello del mare accurato letture. Per consentire ciò, i satelliti sono stati lanciati in un’orbita molto alta di 1.300 chilometri, dove c’è pochissima atmosfera e quindi pochissima protezione dalle radiazioni.

I ricercatori vogliono continuare a inviare satelliti su questa stessa orbita per garantire misurazioni continue, ma questo significa accettare che questi satelliti saranno colpiti dalle radiazioni e dureranno solo relativamente pochi anni ogni.

Strumenti sul satellite

L’accuratezza delle sue letture è ciò che consente al satellite Sentinel-6 di essere lo strumento riconosciuto a livello internazionale per misurare l’innalzamento del livello del mare. Ricercatori provenienti da tutti i campi e dai diversi paesi hanno concordato che le misurazioni effettuate da Sentinel-6 e dai suoi predecessori sarebbero utilizzate come misurazione standard per l’innalzamento del livello del mare.

Gli strumenti di Sentinel-6 sono relativamente semplici, almeno concettualmente. C’è il radar, che invia onde radio sulla superficie per misurare la distanza tra il satellite e l’oceano, i sistemi di posizionamento che danno informazioni sull'altitudine del satellite in modo che questa possa essere sottratta dalle misurazioni del livello del mare, e quindi uno strumento più importante chiamato radiometro.

Il radiometro misura la quantità di acqua nell'atmosfera osservando la luminosità dell'oceano. L'acqua nell'atmosfera influenza le onde radio inviate dal radar, quindi è necessario che il radiometro corregga questo effetto e garantisca un elevato livello di precisione per le misurazioni del livello del mare.

Questi tre strumenti, insieme alle orbite coerenti, sono ciò che rende Sentinel-6 il metodo più accurato che abbiamo hanno per misurare l’innalzamento del livello del mare – ed è per questo che è abbastanza accurato da essere il riferimento internazionale missione.

Gli oceani che cambiano

La parte più complicata della misurazione dell’innalzamento del livello del mare è come interpretare i dati raccolti dal satellite. Gli oceani non sono piatti, quindi il satellite calcola la media delle letture su un’area di diversi chilometri quadrati per consentire ciò.

Ma ci sono anche altri fattori che influenzano il livello del mare. Ciò include il tempo poiché i cambiamenti nella pressione atmosferica consentono al mare di formarsi una cupola quando la pressione è bassa, le maree e le correnti oceaniche, e persino la gravità delle montagne sottomarine, che fanno apparire i picchi nel livello del mare sovrastante loro. I ricercatori che utilizzano i dati di Sentinel-6 per misurare l’innalzamento del livello del mare devono tenere conto di questi altri fattori considerando i dati sulle condizioni atmosferiche e le mappe del campo gravitazionale dell’oceano.

Tutti questi altri effetti possono però fornire dati utili per altri campi di ricerca. Osservando la media di una lettura su una determinata area, i ricercatori possono stimare quanto sono grandi le onde e quanto sono forti i venti. Possono vedere come le correnti si muovono attraverso l'oceano in tempo reale, perché le correnti fanno inclinare l'oceano in modo che un lato della corrente sia più alto dell'altro. Possono anche tenere traccia dei detriti o del petrolio quando viene versato nell'oceano.

Il satellite continua inoltre a raccogliere dati quando passa sulla terra e questi dati possono essere utilizzati per monitorare laghi e fiumi.

Tutti i dati raccolti dal satellite sono disponibili al pubblico e vengono utilizzati da ricercatori di tutto il mondo provenienti da un'ampia varietà di campi. Puoi trovare i dati su Sito web del JPL o su Il sito web dei dati sulla Terra della NASA.

La minaccia del cambiamento climatico

Con progetti come Sentinel-6, possiamo vedere direttamente il modo in cui il nostro clima sta cambiando a causa delle nostre attività come esseri umani. Possiamo vedere che non solo il livello del mare sta aumentando, ma che sta aumentando sempre più velocemente, e non vi è alcuna indicazione che questo cambiamento rallenterà o si fermerà presto. C’è un terrore esistenziale in questo.

“Mentre osserviamo ciò che sta accadendo al pianeta, è spaventoso”, ha detto Willis. “Abbiamo già portato il nostro clima in un territorio sconosciuto. E ogni anno diventa sempre più sconosciuto”.

Tuttavia, non dispera per il futuro dell’umanità. Piuttosto, sottolinea che il futuro del nostro pianeta è nelle nostre mani.

“C’è ancora spazio per la speranza, perché è qualcosa per cui possiamo fare qualcosa”, ha detto Willis. “Sappiamo qual è il problema e sappiamo praticamente come risolverlo. Non è che ci sia una meteora gigante diretta verso la Terra che ci spazzerà via tutti. Possiamo effettivamente fare qualcosa per il cambiamento climatico, dobbiamo solo fare appello alla volontà”.

Raccomandazioni degli editori

• La chiave per vivere nello spazio potrebbe essere… un buon sistema di illuminazione?
• Questi nuovi veicoli elettrici della NASA porteranno gli astronauti verso la luna (più o meno)
• Guarda questo booster SpaceX Falcon 9 che fa il suo dodicesimo viaggio nello spazio
• La ricerca di lune abitabili nel sistema solare si sta intensificando
• SpaceX segna il 200esimo atterraggio di un razzo con un touchdown perfetto