Programma Copernicus: 6 missioni satellitari per sorvegliare la salute del pianeta

Immaginate un mondo in cui si possa monitorare e comprendere ogni cambiamento sulla Terra in tempo reale: dallo scioglimento dei ghiacci polari alla qualità dell’aria che respiriamo, fino alle emergenze naturali che colpiscono le nostre comunità, i mari e gli oceani. Questo futuro esiste già da diversi anni, probabilmente è poco conosciuto, e si chiama Programma Copernicus.

Il Copernicus Programme è nato nel 2012. Il nome Copernicus è un chiaro tributo allo scienziato Nicolò Copernico, che ha rivoluzionato la nostra comprensione dell’universo con la sua teoria eliocentrica. Originariamente noto come Global Monitoring for Environment and Security (GMES), fu concepito nel maggio 1998 con la firma del Manifesto di Baveno sulle rive del Lago Maggiore, che ha proposto la creazione di un programma di monitoraggio ambientale europeo.

Il programma ha rivoluzionato il modo in cui osserviamo il nostro pianeta, impiegando una flotta di satelliti avanzati per raccogliere dati ad alta risoluzione su vari parametri ambientali. Questi dati, che sono spesso la fonte di molte preoccupazioni ambientali, sono essenziali per monitorare fenomeni come il riscaldamento globale, la qualità dell’aria, le condizioni oceaniche e le emergenze naturali. Le informazioni raccolte sono fondamentali per la gestione delle risorse naturali e per la protezione dell’ambiente.

Oltre alla stretta collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), il programma si avvale del supporto di altre organizzazioni internazionali di rilievo. Tra queste, la National Aeronautics and Space Administration (NASA), che contribuisce con tecnologie avanzate e dati satellitari; l’Organizzazione Europea per l’Exploitation dei Satelliti Meteorologici (EUMETSAT), che gestisce i dati meteorologici raccolti dai satelliti; e la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) degli Stati Uniti, che fornisce dati cruciali sugli oceani e l’atmosfera.

Non mancano numerose collaborazioni con agenzie spaziali nazionali e istituti di ricerca di tutto il mondo, che rafforzano le capacità globali di monitoraggio e analisi dei dati.

Il Programma consente di rispondere tempestivamente alle emergenze che si possono verificare sul nostro pianeta e di adottare misure preventive per mitigare gli effetti dei cambiamenti climatici. L’accesso a questi dati in tempo reale supporta la ricerca scientifica e le decisioni politiche e operative a livello mondiale.

Il programma strutturato in sei progetti chiamati “sentinel”, sentinelle. . Entriamo, dunque, nel dettaglio di questi avveniristici sistemi di monitoraggio dell’ambiente.

Sentinel-1: Monitoraggio radar ad alta Risoluzione

Il programma si apre con il lancio del satellite Sentinel -1A lanciato il 3 aprile 2014 con l’obiettivo di fornire immagini radar di alta risoluzione della superficie terrestre. Fondamentali per il monitoraggio ambientale e la gestione delle emergenze grazie alla sua capacità di operare in tutte le condizioni atmosferiche, sia di giorno che di notte.

Il 25 aprile 2016 viene lanciato il secondo satellite il Sentinel-1B. Entrambi

Entrambi i satelliti sono dotati di radar ad apertura sintetica (SAR) che permette loro di penetrare nuvole e oscurità, fornendo dati continui e affidabili.

E’ plausibile chiedersi nella pratica a che cosa possono servire questi satelliti, ebbene, numerosi sono gli interventi in cui, per esempio, Sentinel-1 è stato fondamentale, solo per citarne alcuni:

Ha giocato un ruolo cruciale nel monitoraggio degli spostamenti del suolo causati da terremoti. Ad esempio, il satellite ha fornito dati dettagliati sul terremoto di Napa, California, nel 2014, aiutando gli scienziati a comprendere meglio l’impatto dell’evento e a pianificare la risposta alle emergenze.
Durante le inondazioni in Bosnia ed Erzegovina e in Serbia nel 2014, ha fornito mappe rapide e dettagliate delle aree colpite, facilitando le operazioni di soccorso e la gestione delle crisi.
Nel 2017, ha monitorato l’attività vulcanica del Monte Agung a Bali, fornendo dati essenziali per le evacuazioni tempestive e la pianificazione della risposta all’eruzione.
Ha contribuito al monitoraggio delle piattaforme petrolifere nel Mar del Nord, identificando movimenti anomali e prevenendo potenziali disastri ambientali.

Sentinel-2: Imaging multispettrale ad alta risoluzione

E’ una missione progettata per fornire immagini multispettrali ad alta risoluzione della superficie terrestre. Composta da due satelliti, Sentinel-2A e Sentinel-2B, lanciati rispettivamente il 23 giugno 2015 e il 7 marzo 2017, la missione si è rivelato essenziale per il monitoraggio ambientale e la gestione delle risorse naturali.

Ecco alcune applicazioni in cui il progetto è stato fondamentale:

Sentinel-2 ha rivoluzionato l’agricoltura di precisione, fornendo dati dettagliati sulla salute delle colture. Ad esempio, le immagini multispettrali consentono di rilevare stress idrici o nutrizionali nelle piante, permettendo agli agricoltori di intervenire tempestivamente e ottimizzare l’uso di acqua e fertilizzanti.

In aree come la California, le immagini di Sentinel-2 sono state utilizzate per monitorare l’uso dell’acqua in agricoltura, aiutando a migliorare la gestione delle risorse idriche durante periodi di siccità.

Sentinel-2 è stato utilizzato per monitorare la deforestazione in Amazzonia, fornendo dati dettagliati sulla perdita di copertura forestale. Le immagini multispettrali aiutano a identificare le aree deforestate illegalmente, facilitando l’intervento delle autorità competenti.

Durante gli incendi in Australia e California, Sentinel-2 ha fornito immagini in tempo reale delle aree colpite, aiutando nella pianificazione delle operazioni di soccorso e nella valutazione dei danni.

Sentinel-2 è stato impiegato per monitorare la qualità dell’acqua nei laghi e nei fiumi, rilevando fioriture algali e inquinanti. Ad esempio, il satellite ha monitorato le fioriture algali nel Lago Erie, fornendo dati cruciali per la gestione delle risorse idriche.

Le immagini di Sentinel-2 sono utilizzate per monitorare l’erosione costiera, fornendo dati per la protezione delle coste e la pianificazione urbana in aree vulnerabili.

Sentinel-3: Misurazioni Multi-strumento per oceani e terra

La missione è finalizza a misurare una vasta gamma di parametri ambientali sia terrestri che oceanici. Utilizza una serie di strumenti avanzati per fornire dati precisi e affidabili, cruciali per il monitoraggio ambientale e la gestione delle risorse naturali. Sentinel-3A è stato lanciato il 16 febbraio 2016, seguito da Sentinel-3B il 25 aprile 2018. Insieme, questi satelliti garantiscono una copertura globale e una revisione frequente dei dati raccolti.

Ecco alcune applicazioni:

Acque e oceani

Topografia della Superficie del Mare: Misura le variazioni nell’altezza della superficie del mare.

Temperatura della Superficie del Mare e della Terra: Fornisce dati sulla temperatura superficiale sia degli oceani che della terra.

Colore dell’Oceano e della Terra: Rileva le caratteristiche del colore degli oceani e delle terre emerse, essenziale per studi sull’ecosistema marino e terrestre.

Supporta i modelli di previsione oceanica fornendo dati sulla temperatura superficiale del mare e sulla topografia, essenziali per comprendere le correnti oceaniche, la circolazione e i fenomeni come El Niño.

Monitoraggio delle Alghe: Le immagini del colore dell’oceano permettono di rilevare le fioriture algali, come quelle che si verificano nel Golfo del Messico, aiutando a prevenire i danni all’industria della pesca e al turismo.

Riscaldamento degli Oceani: I dati di Sentinel-3 sono utilizzati per monitorare l’aumento delle temperature oceaniche, un indicatore chiave dei cambiamenti climatici.

Bilancio Energetico: Misurando la temperatura della superficie terrestre e oceanica, Sentinel-3 contribuisce a studi sul bilancio energetico della Terra e sugli effetti del cambiamento climatico.

Monitoraggio Ambientale Terrestre

Sentinel-3 fornisce dati tempestivi sulla temperatura della superficie terrestre, utili per rilevare e monitorare incendi boschivi. Durante i grandi incendi in Australia, i dati di Sentinel-3 sono stati fondamentali per mappare le aree bruciate e coordinare le operazioni di soccorso.

Sentinel-3 ha fornito dati critici durante le inondazioni in India nel 2018, aiutando a monitorare l’estensione delle acque alluvionali e a gestire le operazioni di emergenza.

Monitoraggio della Vegetazione

I dati sul colore della superficie terrestre di Sentinel-3 sono utilizzati per monitorare la salute delle colture e la produttività agricola. Ad esempio, in regioni come l’India, queste informazioni aiutano a prevedere i rendimenti delle colture e a gestire le risorse idriche in modo più efficiente.

Sentinel-3 monitora la copertura forestale e rileva i cambiamenti nella biomassa forestale, supportando la gestione sostenibile delle foreste.

Sentinel-4: Monitoraggio atmosferico geostazionario ad alta risoluzione

Sentinel-4 sarà lanciato con l’obiettivo di monitorare la qualità dell’aria, fornendo dati cruciali per la gestione ambientale e la salute pubblica. Questa missione sarà focalizzata sulla rilevazione dei principali gas e aerosol in traccia in Europa, supportando il Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) con alta risoluzione spaziale e tempi di rivisitazione rapidi.

Caratteristiche Tecniche

Orbita Geostazionaria: Sentinel-4 sarà montato su un satellite Meteosat Third Generation-Sounder (MTG-S), stazionando a circa 36.000 km sopra la Terra, permettendo una copertura continua e in tempo reale di specifiche regioni geografiche, in particolare l’Europa.
Strumenti a Bordo: Il carico utile includerà uno spettrometro a immagini UV-VIS-NIR (Ultraviolet, Visible, Near-infrared), che misurerà la radiazione solare riflessa e la radiazione termica emessa dalla Terra.
Frequenza dei Dati: Fornirà dati ogni ora, una caratteristica essenziale per il monitoraggio e la previsione della qualità dell’aria.

Dati Raccolti

Sentinel-4 monitorerà vari inquinanti atmosferici, tra cui:

Ozono (O₃): Essenziale per monitorare la stratosfera e la qualità dell’aria a livello del suolo.
Diossido di Azoto (NO₂): Indicatore importante dell’inquinamento causato dal traffico e dalle attività industriali.
Diossido di Zolfo (SO₂): Rilevante per monitorare le emissioni vulcaniche e industriali.
Metano (CH₄): Un potente gas serra.
Aerosol: Particolato sospeso nell’aria che può influire sulla salute umana e sul clima.

Applicazioni Pratiche

Qualità dell’Aria Urbana
- Monitoraggio dell’Inquinamento: Fornirà dati dettagliati e in tempo reale sull’inquinamento atmosferico nelle città europee, essenziali per implementare politiche di riduzione dell’inquinamento e avvertire il pubblico di eventuali superamenti dei limiti di qualità dell’aria.
Supporto alle Politiche Ambientali
- Regolamentazione e Controllo: I dati di Sentinel-4 supporteranno le autorità europee nella regolamentazione delle emissioni inquinanti e nel controllo della conformità alle normative ambientali.
Ricerca Scientifica
- Studi Climatici: I dati raccolti saranno utilizzati per studiare gli effetti degli inquinanti atmosferici sul clima e per comprendere meglio i processi chimici e fisici che avvengono nell’atmosfera.
Gestione delle Risorse Naturali
- Previsioni Meteorologiche: Miglioreranno le previsioni meteorologiche a breve termine, in particolare per quanto riguarda la dispersione degli inquinanti atmosferici.
Salute Pubblica
- Allerte Sanitarie: Le autorità sanitarie potranno utilizzare i dati per emettere allerte tempestive e consigliare il pubblico su misure per ridurre l’esposizione agli inquinanti atmosferici.

Collaborazioni e Implementazioni

Sentinel-4 sarà sviluppato in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e l’Organizzazione Europea per l’Exploitation dei Satelliti Meteorologici (EUMETSAT), garantendo la gestione operativa e la distribuzione dei dati raccolti. Questi dati saranno accessibili a una vasta gamma di utenti, inclusi ricercatori, decisori politici e il pubblico, rendendo Sentinel-4 uno strumento indispensabile per affrontare le sfide ambientali del nostro tempo.

Sentinel-5: Monitoraggio atmosferico globale

Sentinel-5 sarà una missione cruciale del programma Copernicus dell’Unione Europea, progettata per monitorare la composizione atmosferica globale e fornire dati essenziali sulla qualità dell’aria e il clima. Questa missione misurerà gas traccia e aerosol che influenzano la salute pubblica e i cambiamenti climatici.

Caratteristiche Tecniche

Orbita Polare: Sentinel-5 sarà montato su un satellite MetOp di seconda generazione, orbitando attorno alla Terra in una traiettoria polare per garantire una copertura globale.
Strumenti Avanzati: Utilizzerà lo spettrometro UVNS (Ultraviolet, Visible, Near-infrared, Shortwave-infrared) per misurare la radiazione solare riflessa e la radiazione terrestre emessa, rilevando vari gas atmosferici e aerosol.

Dati Raccolti

Sentinel-5 monitorerà una vasta gamma di inquinanti atmosferici, tra cui:

Ozono (O₃): Monitorerà la stratosfera e la qualità dell’aria al suolo.
Diossido di Azoto (NO₂): Indicherà l’inquinamento da traffico e attività industriali.
Diossido di Zolfo (SO₂): Rileverà le emissioni vulcaniche e industriali.
Monossido di Carbonio (CO): Gas tossico prodotto dalla combustione incompleta.
Metano (CH₄): Potente gas serra.
Formaldeide (HCHO): Importante per la chimica atmosferica.
Aerosol: Particolato sospeso nell’aria che può influire sulla salute umana e sul clima.

Applicazioni Pratiche

Qualità dell’Aria
- Monitoraggio dell’Inquinamento: Fornirà dati globali per monitorare e gestire l’inquinamento atmosferico.
- Previsioni di Smog: I dati saranno utilizzati per prevedere episodi di smog e per emettere allerte sanitarie.
Cambiamenti Climatici
- Gas Serra: Monitorerà gas serra come metano e diossido di carbonio, contribuendo agli studi sui cambiamenti climatici.
- Feedback Climatici: Fornirà dati per comprendere i feedback climatici e migliorare le previsioni.
Fenomeni Naturali
- Eruzioni Vulcaniche: Monitorerà le emissioni di gas vulcanici come il diossido di zolfo.
- Incendi Boschi: Supporterà la gestione delle emergenze durante e dopo incendi boschivi, monitorando il monossido di carbonio e altri inquinanti.
Ricerca Scientifica
- Studi Atmosferici: I dati saranno utilizzati per studiare la chimica e la fisica dell’atmosfera.

Collaborazioni e Implementazioni

Sentinel-5 sarà sviluppato in collaborazione con ESA, Commissione Europea ed EUMETSAT, garantendo la gestione operativa e la distribuzione dei dati. Questi dati saranno accessibili a ricercatori, decisori politici e il pubblico, rendendo Sentinel-5 uno strumento indispensabile per affrontare le sfide ambientali e sanitarie del nostro tempo.

Per maggiori dettagli, puoi visitare:

Copernicus Programme – Sentinel-5
ESA – Sentinel-5 Mission

Sentinel-6: Misurazioni altimetriche per oceani e clima

Noto anche come Sentinel-6 Michael Freilich, è dedicato al monitoraggio altimetrico degli oceani. La missione è una collaborazione tra l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), la National Aeronautics and Space Administration (NASA), l’Organizzazione Europea per l’Exploitation dei Satelliti Meteorologici (EUMETSAT) e la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

è stato lanciato il 21 novembre 2020 dalla base aeronautica di Vandenberg, in California, su un razzo SpaceX Falcon 9. Sentinel-6B, il satellite gemello, è previsto per il lancio nel 2025, assicurando la continuità dei dati per almeno un altro decennio.

La missione Sentinel-6 è stata progettata per continuare e migliorare il monitoraggio del livello del mare avviato dalle missioni precedenti, come TOPEX/Poseidon e la serie Jason. L’obiettivo principale è misurare con precisione le variazioni dell’altezza della superficie del mare su scala globale, un dato fondamentale per lo studio dei cambiamenti climatici e per l’oceanografia operativa.

Strumenti e Tecnologia

Altimetro Radar Poseidon-4: Misura l’altezza della superficie del mare con precisione millimetrica.
Microonde Radiometro Avanzato: Corregge le misurazioni per gli effetti dell’umidità atmosferica.
Sistema GPS e DORIS: Forniscono dati di localizzazione estremamente precisi.

Obiettivi Scientifici

Misurazioni del Livello del Mare: Sentinel-6 fornisce dati dettagliati sull’altezza della superficie del mare, essenziali per monitorare l’innalzamento del livello del mare causato dal cambiamento climatico.

Oceanografia Operativa: I dati altimetrici migliorano la comprensione delle correnti oceaniche, delle onde e delle maree, essenziali per le previsioni oceanografiche e meteorologiche.

Studi Climatici: Sentinel-6 contribuisce agli studi sul bilancio energetico della Terra, monitorando la distribuzione del calore negli oceani e fornendo informazioni cruciali per i modelli climatici.

Successi e Applicazioni

Rilevamento delle Variazioni del Livello del Mare: Sentinel-6 ha già iniziato a fornire dati critici sulle variazioni del livello del mare, contribuendo a una migliore comprensione degli effetti del riscaldamento globale.

Supporto alle Previsioni di Inondazioni Costiere: I dati raccolti aiutano a prevedere e gestire i rischi di inondazioni costiere, fornendo informazioni vitali per le comunità costiere.

Contributo alla Ricerca Scientifica: I dati di Sentinel-6 sono utilizzati dagli scienziati di tutto il mondo per studiare fenomeni come El Niño e La Niña, analizzando le loro implicazioni sulle condizioni meteorologiche globali e sugli ecosistemi marini.

Per maggiori dettagli, puoi visitare le seguenti risorse: