L'utilizzo del satellite nella previsione del tempo

Le immagini satellitari sono uno degli strumenti principali nelle previsioni meteo, e insieme ai modelli meteorologici, consentono ai previsori di focalizzare la situazione meteorologica in corso per poi successivamente prevederne l'evoluzione. I primi satelliti meteorologici operativi risalgono alla fine degli anni 50, quando fu mandato in orbita il satellite TIROS. Da allora sono stati fatti molti passi avanti, sia in termini di risoluzione spaziale che in termini di quantità di informazioni inviate a terra.
I satelliti per le previsioni meteo si dividono principalmente in due tipi: i primi sono quelli detti geostazionari, che si trovano a circa 36 mila km di quota. La loro caratteristica principale è quella di restare fissi sulla verticale di un determinato punto (da cui il nome geostazionario, cioè stazionario rispetto alla Terra), dato che la loro  velocità angolare di rotazione è la stessa di quella del pianeta. Il secondo tipo di satellite è detto polare, che invece orbita a circa 850 km di quota: data la maggiore vicinanza, consente di avere immagini a risoluzione più alta rispetto ad un geostazionario, ma ha l'inconveniente di non rimanere fisso rispetto alla Terra e quindi ad ogni istante, fotografa zone sempre diverse.
Lo strumento principale montato sui satelliti è il radiometro, che serve a misurare la quantità di radiazione elettromagnetica in ingresso allo strumento. La radiazione misurata non è quella totale, ma vengono selezionate alcune lunghezze d'onda particolari, chiamate canali: i canali più utilizzati in meteorologia sono tre, che analizzano lo spettro elettromagnetico nelle lunghezza d'onda del visibile, nell'infrarosso e nel canale del vapor d'acqua.

• Canale del visibile: le immagini del canale visibile sono assimilabili a delle vere e proprie fotografie dall'alto, anche se vengono rilevate attorno ad una determinata lunghezza d'onda. Dal visibile, grazie alla luce riflessa dalle strutture meteorologiche, si possono valutare gli spessori delle nubi, distinguendo tra quelle sottili (tipicamente gli innocui cirri) e quelle più spesse, collegate ai sistemi frontali, ai temporali o alle nebbie. E' uno dei canali a più alta risoluzione, ma presenta l'inconveniente di non essere disponibile di notte.

• Canale dell'infrarosso: questo canale analizza la radiazione infrarossa emessa dalla Terra e dalle nubi, ed è uno dei canali più importanti ed utilizzati dato che è disponibile anche di notte. Essendo un canale sensibile alla temperatura, fornisce indirettamente l'informazione sull'altezza delle nubi, visto che la temperatura cala con la quota: consente di distinguere le nubi calde (e quindi basse, tipo le nebbie) dalle nubi alte (che hanno cioè la superficie superiore ad una quota elevata, tipo cirri, nubi da fronte o temporalesche).

• Canale del vapor d'acqua: il canale è sensibile al contenuto di vapore acqueo nello strato più alto della troposfera, consenstendo di distinguere tra strutture più umide e meno umide. Altre strutture molto importanti in questo canale sono le cosiddette dark stripes, cioè delle fasce molto scure nell'immagine, quindi moto secche, che stanno ad indicare l'intrusione di aria molto fredda e secca dalla stratosfera, la quale può dar luogo a fenomeni temporaleschi molto intensi.

L'identificazione dei vari tipi di nubi passa attaverso l'analisi combinata di tutti e tre i canali, dato che ciascuno fornisce informazioni su particolari caratteristiche delle nubi stesse. Questi sono solamente i tre canali più diffusi ed utilizzati, tenendo conto che gli attuali strumenti montati sui satelliti effettuano misure anche su altri canali (il meteosat attualmente in orbita possiede 12 canali di misura).
Noto ancora parecchia confusione riguardo al ruolo del satellite nella previsione del tempo, da molti ritenuto lo strumento principale: le animazioni satellitari sono fondamentali per l'individuazione delle strutture attualmente presenti e per valutarne l'evoluzione a poche ore (previsione di brevissimo termine o nowcasting), mentre per il forecasting, la previsione cioè a partire dal giorno successivo in avanti, vengono utilizzati i modelli meteorologici.
Il satellite entra anche in un altro aspetto della catena previsionale: come ho spiegato in un altro post, i modelli meteorologici, per poter funzionare, devono conoscere lo stato dell'atmosfera ad un certo istante iniziale su tutto il globo, sia in superficie che in quota. Mentre ci sono alcune zone del globo ben coperte da stazioni meteo e sonde, altre sono invece scarsamente (quando per nulla) coperte (tipicamente oceani, poli e deserti). Ecco che il satellite può venire in aiuto, dato che misura la radiazione anche in quelle zone, ma il problema principale sta poi nel risalire al valore delle variabili meteorologiche partendo dalla radizione misurata; un problema la cui graduale risoluzione sta portando ad enormi benefici nel settore della previsione meteo.