L´inestimabile valore della geo-osservazione

Cinquant’anni di sviluppo dei satelliti di osservazione terrestre hanno fornito una straordinaria quantità di immagini utilissime alla nostra conoscenza ed hanno ampliato la nostra comprensione dei processi che avvengono nel nostro complesso sistema Terra. Il sistema Terra è infatti costituito da un’affascinante e continua interazione delle grandi sfere nelle quali abbiamo “diviso” il nostro Pianeta, la sfera dell’acqua (idrosfera), la sfera dell’aria (atmosfera), la sfera del suolo (pedosfera o geosfera), la sfera della vita (biosfera) e quella della nostra specie (antroposfera).

Gli avanzamenti della geo-osservazione forniscono strumenti indispensabili per tutta le ricerche delle scienze del Sistema Terra (ricordo a tutti l’eccezionale partnership scientifica dell’Earth System Science Partnership www.essp.org ) e quindi per la scienza della sostenibilità che poggia le sue basi su queste ricerche.

In tutti questi decenni di progressi del telerilevamento disponiamo ormai di mappe utilissime relative, ad esempio, alla copertura del suolo, di modelli meteorologici, dello stato di salute della vegetazione, degli inquinanti atmosferici, di valutazione geologica, delle regioni climatiche, degli habitat, della distribuzione delle specie e dei rischi derivanti dalle malattie. Con l’elaborazione digitale disponiamo della visione di aree più estese in vedute singole, consentendo la combinazione di immagini di luce visibile con una varietà di tipi di tecniche di acquisizione di immagini compatibili, come la topografia e il radar.

Sono più di 150 i satelliti di osservazione terrestre oggi in orbita. Sono muniti di sensori che misurano le diverse regioni del visibile, dell’infrarosso e delle microonde dello spettro magnetico. La maggior parte di essi è attrezzata con i cosidetti sensori “passivi” che misurano la radiazione solare riflessa o l’energia termica emessa dalla superficie terrestre o dall’atmosfera terrestre. Vi sono anche satelliti e generalmente sono i più recenti, che utilizzano i cosidetti sensori “attivi” che cioè emettono energia e registrano la risposta riflessa o retro diffusa da cui è possibile dedurre informazioni relative al nostro Pianeta.

Vi sono alcune caratteristiche fondamentali degli strumenti dei satelliti destinati alla geo-osservazione che dipendono dagli obiettivi per i quali sono stati progettati e che presentano diversità che possono essere sintetizzate in quattro punti:
- la risoluzione spaziale, cioè la dimensione minima che si vuole ottenere relativamente agli oggetti distinguibili sulla superficie terrestre,
- l’estensione spettrale, cioè la dimensione della regione dello spettro elettromagnetico rilevato,
- la risoluzione radiometrica, cioè il numero dei livelli digitali utilizzati per esprimere i dati raccolti,
- la risoluzione temporale, cioè gli intervalli di acquisizione delle immagini.
Inoltre, sempre a seconda del tipo di satellite e dei relativi sensori, vi sono differenze riguardanti il numero delle regioni dello spettro per cui sono raccolti i dati, il tempo che occorre per rivisitare la stessa area, l’estensione spaziale delle immagini e se l’orbita del satellite segue la sezione della Terra illuminata dal Sole (e si definisce orbita elio sincrona) oppure se staziona su un punto fisso (orbita geostazionaria).

E’ evidente che l’eccezionale incremento delle capacità dei computer relativamente alla loro memoria ed alla loro velocità di elaborazione e organizzazione dati, hanno ulteriormente migliorato le capacità dei satelliti di ottenere, elaborare e restituire informazioni preziose.

Storicamente sappiamo che le prime immagini della Terra dallo spazio furono realizzate nel 1946 da una macchina fotografica montata su di un razzo V-2 e riguardavano il deserto del New Mexico.

Il primo satellite progettato appositamente per l’osservazione della Terra fu lanciato nel 1959, era statunitense e si chiamava Vanguard 2. Nel 1960 fu seguito dal TIROS-1 che realizzò la prima ripresa televisiva di modelli meteorologici dallo spazio. La serie TIROS che ha oggi raggiunto i dieci satelliti, è stata seguita da un’altra serie di satelliti meteorologici (dovuta alla NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration degli USA) che montavano uno strumento definito AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) capace di misurare la riflettenza della Terra in cinque bande spettrali, dal visibile all’infrarosso.

Ulteriori progressi furono dovuti all’inserimento dei sensori multi spettrali, finchè si giunse nel 1972 al lancio, da parte della NASA, del Landsat 1, forse il primo satellite destinato a fornire immagini della superficie terrestre a risoluzioni spaziali molto utili per diverse applicazioni pratiche, ad esempio, per la conoscenza e la gestione del manto forestale e boschivo e dei suoli agricoli.

Ulteriori progressi sono stati fatti con l’inserimento, ad esempio, dello strumento Enhanced Thematic Mapper Plus capace di catturare i dati in ben otto bande spettrali ad una risoluzione di 30 metri e del radiometro ASTER (Advanced Spaceborne hernmal Emission and Reflection).

Oggi, come ricordano Andrew Tatem, Scott Goetz e Simon Hay nel bell’articolo “Guarda che Terra!” uscito su “Le Scienze” di giugno 2009, esistono due tendenze nella progettazione dei satelliti per geo-osservazione. Una, portata avanti dalla NASA e dall’ESA (l’Agenzia spaziale europea) ha condotto al lancio di grandi piattaforme multisensoriali in cui ciascun sensore è progettato per monitorare uno specifico aspetto dei processi del sistema Terra (Envisat lanciato nel 2002 dall’ESA, per esempio, monta dieci sensori diversi ed è grande quanto un autobus a due piani, il più grande satellite di osservazione terrestre mai costruito), l’altra, si indirizza verso satelliti nazionali più economici e di dimensioni più ridotte, stile Landsat.

Il valore della geo-osservazione è inestimabile. Come ho già ricordato precedentemente su queste pagine, esiste ormai anche un coordinamento internazionale del “sistema di sistemi” di osservazione della Terra (Global Earth Observation System of Systems, vedasi www.earthobservations.org) che ci aiuta alla migliore utilizzazione di questo straordinario patrimonio

fonte: greenreport.it