Il principale satellite per l'osservazione dell'oceano – Copernicus Sentinel-6 – va in diretta!

L'altimetro radar Copernicus Sentinel-6 Poseidon-4 a doppia frequenza (banda C e Ku) utilizza un'innovativa modalità interlacciata che ha prestazioni migliorate rispetto ai precedenti progetti di altimetro satellitare. Credito: ESA/ATG medialab

Dopo il decollo dello scorso novembre e più di sei mesi trascorsi a calibrare attentamente la missione più avanzata dedicata alla misurazione dell'innalzamento del livello del mare, Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich è ora operativo, il che significa che i suoi dati sono disponibili per i ricercatori del clima, le previsioni del tempo oceanico e altri utenti di dati.

Sentinel-6 è una delle missioni Copernicus della famiglia dell'Unione Europea, ma la sua implementazione è il risultato di un'eccezionale cooperazione tra la Commissione Europea ESA, Eumetsat, NASA e NOAA, con il contributo dell'agenzia spaziale francese CNES. La missione comprende due satelliti identici lanciati a distanza di cinque anni: Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich lanciato il 21 novembre 2020 e Copernicus Sentinel-6B, che sarà lanciato nel 2025.

L'innalzamento del livello del mare è un indicatore chiave del cambiamento climatico, quindi monitorare accuratamente l'evoluzione dell'altezza della superficie del mare per decenni è essenziale per la scienza del clima, per l'elaborazione delle politiche e, in definitiva, per proteggere la vita di coloro che si trovano nelle regioni basse a rischio .

Miglioramento dell'altezza d'onda significativa di Sentinel-6 rispetto a Jason-3. Negli ultimi sei mesi Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich ha orbitato in tandem con l'attuale missione di riferimento dell'altimetria, Jason-3, in modo che i satelliti abbiano la stessa "vista" dell'oceano. Stabilire le differenze tra Sentinel-6 e Jason-3 è importante se si vuole mantenere la stabilità nelle serie temporali di innalzamento del livello del mare dall'altimetria satellitare. Il grafico mostra la deviazione standard dell'altezza d'onda significativa sull'oceano per diverse altezze d'onda significative per un ciclo completo di 10 giorni di Copernicus Sentinel-6 e Jason-3 utilizzando dati in modalità a bassa risoluzione. L'altezza d'onda significativa è definita come il terzo superiore dell'altezza d'onda per un dato campione di stato del mare. La trama evidenzia il rumore significativo dell'altezza d'onda migliorato (inferiore) da Copernicus Sentinel-6 rispetto a Jason-3. Il grafico a barre sullo sfondo mostra il numero percentuale di punti dati in funzione dell'altezza significativa dell'onda (0.1 m binning). Credito: CLS

Utilizzando la più recente tecnologia radar altimetrica, sviluppata dall'ESA, questa nuova missione farà progredire il record a lungo termine delle misurazioni dell'altezza della superficie del mare iniziato nel 1992 dal satellite franco-americano Topex-Poseidon e poi dalla serie di missioni satellitari Jason.

Sentinel-6 Michael Freilich raccoglierà presto il testimone ed estenderà questo set di dati, un set di dati che è lo "standard di riferimento" per gli studi sul clima.

Julia Figa Saldana, responsabile del programma di altimetria oceanica presso Eumetsat, ha dichiarato: "Abbiamo volato Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich sulla stessa orbita dell'attuale missione di riferimento dell'altimetria, Jason-3, negli ultimi sei mesi in modo che i satelliti abbiano la stessa 'vista' dell'oceano.

“Gli esperti di tutto il mondo hanno collaborato intensamente negli ultimi sei mesi, nonostante i vincoli sul posto di lavoro causati dalla pandemia di coronavirus, per calibrare in modo incrociato i loro dati per garantire l'accuratezza. I dati vengono ora elaborati a Eumetsat a Darmstadt, in Germania, da dove viene anche controllato il satellite e da dove i dati vengono rilasciati agli utenti delle previsioni del tempo e dell'oceano”.

Miglioramento del rumore della gamma Sentinel-6 rispetto a Jason-3. Negli ultimi sei mesi Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich ha orbitato in tandem con l'attuale missione di riferimento dell'altimetria, Jason-3, in modo che i satelliti abbiano la stessa "vista" dell'oceano. Stabilire le differenze tra Sentinel-6 e Jason-3 è importante se si vuole mantenere la stabilità nelle serie temporali di innalzamento del livello del mare dall'altimetria satellitare. Il grafico mostra la deviazione standard dell'intervallo altimetrico ri-tracciato sull'oceano per diverse altezze d'onda significative per un ciclo completo di 10 giorni di Sentinel-6 e Jason-3 utilizzando dati in modalità a bassa risoluzione. L'altezza d'onda significativa è definita come il terzo superiore dell'altezza d'onda per un dato campione di stato del mare. La trama evidenzia il rumore di gamma migliorato (inferiore) da Sentinel-6 rispetto a Jason-3. Il grafico a barre sullo sfondo mostra il numero percentuale di punti dati in funzione dell'altezza significativa dell'onda (binning di 0.1 metri). Credito: CLS

Craig Donlon, scienziato della missione Sentinel-6 dell'ESA, ha dichiarato: “Costruito su una lunga serie di missioni dell'altimetro a doppia frequenza del patrimonio europeo, l'altimetro Poseidon-6 di Sentinel-4 è stato progettato per portare nuove misurazioni radar ad apertura sintetica in banda Ku ad alta risoluzione in la serie temporale di riferimento dell'altimetria.

“Per gestire con sicurezza la transizione dalle misurazioni a bassa risoluzione di Jason-3 ai prodotti ad alta risoluzione di Sentinel-6, Poseidon-4 acquisisce contemporaneamente sia misurazioni convenzionali a bassa risoluzione che misurazioni radar ad apertura sintetica ad alta risoluzione. I prodotti ad alta risoluzione saranno disponibili entro la fine dell'anno. Siamo davvero lieti di vedere che i dati di Sentinel-6 mostrano ottime prestazioni basate sulla convalida da misurazioni indipendenti sul campo.

La struttura permanente per la calibrazione dell'altimetria sull'isola di Creta in Grecia ospita un transponder (CND1) che è fondamentale per questa convalida, garantendo che i dati a bassa risoluzione di Sentinel-6 siano gli stessi di Jason-3. Il transponder riceve il segnale radar Sentinel-6, che viene amplificato e ritrasmesso al satellite fornendo una fonte di calibrazione esterna ben caratterizzata.

Il Dr. Donlon ha spiegato: “Le misurazioni del transponder CDN1 mostrano che la differenza assoluta tra le misurazioni di Sentinel-6 e Jason-3 è inferiore a 2 mm, il che è notevole per due satelliti indipendenti che operano a un'altitudine di 1330 km.

"Stabilire le differenze tra Sentinel-6 e Jason-3 è importante se si vuole mantenere la stabilità nelle serie temporali di innalzamento del livello del mare dall'altimetria satellitare con basse incertezze".

Nadya Vinogradova-Shiffer, scienziato del programma NASA per Sentinel-6 Michael Freilich, ha dichiarato: "Il rilascio di questi dati segna l'inizio di una nuova era di Sentinel dell'altimetria satellitare oceanica per la comunità scientifica della NASA e l'International Ocean Surface Topography Science Team, che sono eccitati, pronti e desiderosi di espandere quasi tre decenni di scoperte nella scienza degli oceani e del clima”. 

A partire dal 22 giugno 2021, sono disponibili al pubblico due flussi di dati a bassa risoluzione dell'altezza della superficie del mare. Il primo è disponibile entro poche ore dall'altimetro Poseidon-6 di Sentinel-4 che lo raccoglie e il secondo flusso arriva un paio di giorni dopo che è stato acquisito. La differenza nel momento in cui i prodotti diventano disponibili bilancia l'accuratezza con la tempestività di consegna per attività come la previsione del tempo o il monitoraggio della formazione di uragani.

Il terzo flusso di dati, la cui distribuzione è prevista entro la fine dell'anno o all'inizio del prossimo anno, sarà il più accurato.

Il direttore per lo spazio della Commissione europea, Matthias Petschke, ha dichiarato: “Preparare la nostra resilienza e adattarci all'innalzamento del livello del mare come effetto del cambiamento climatico è una priorità assoluta nei decenni a venire, come parte del Green Deal europeo. Dagli scenari pubblicati nel 2015 per Cop21, possiamo osservare che il fenomeno dell'innalzamento del livello del mare sta accelerando più velocemente del previsto. Influirà sulle nostre coste europee nei decenni a venire, questa è una certezza, e questo è fondamentale per alcuni paesi europei.

"Le missioni Jason, in passato, e ora Copernicus Sentinel-6, sono soluzioni uniche per fornirci informazioni accurate su questa tendenza, osservandola e monitorandola accuratamente, oltre a rivelare questa allarmante accelerazione dell'aumento".