SatCROSS
PERIOD
TYPE
Research Project
STATUS
In corso

SATCROSS  - Satelliti CoROtanti per la Stima di vapor acqueo in tropoSfera, è un progetto finanziato dall'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) nell'ambito del Bando di ricerca "Studi per nuovi strumenti di Osservazione della Terra". Obiettivo è quello di testare l'uso di un nuovo algoritmo per la stima del vapore acqueo atmosferico grazie all'utilizzo di satelliti co-rotanti.  

Il vapore acqueo riveste infatti un ruolo molto importante in ambito sia meteorologico che climatologico. Le misure disponibili però presentano grossi limiti connessi alle tecnologie utilizzate. Ad esempio, le misure effettuate dalle stazioni meteo sono relative esclusivamente alla superficie terrestre nello specifico punto di installazione; quelle da radiosondaggio forniscono indicazioni sulla distribuzione nell’intera colonna atmosferica, ma relative ad un unico punto. Anche le tecniche di ricostruzione del contenuto colonnare di umidità basate sull’uso dei segnali di navigazione globale satellitare (GNSS) da ricevitori a terra e da ricevitori a bordo di satelliti (tecniche di radio occultazione), si riferiscono anch'esse a singole posizioni geografiche. Le osservazioni satellitari vengono effettuate su aree piuttosto estese (pixel di alcuni km di lato) e quindi sono identificabili come medie spaziali. Risentono dei vari fenomeni fisici legati al trasferimento radiativo e sono riferite agli strati più elevati dell’atmosfera.   

SatCROSS intende fornire uno studio di pre-fattibilità di una missione spaziale per l'osservazione del vapore acqueo troposferico basato su un sistema di satelliti LEO co-rotanti e su una tecnica di misura differenziale di tipo NDSA (Noramlized Differential Spectral Attenuation). Il metodo NDSA è stato ideato dai dai ricercatori del CNIT e consiste in un sistema in grado di stimare il vapore acqueo integrato (IWV; Integrated Water Vapor) utilizzando una una coppia di misure di attenuazione effettuate a due frequenze della banda delle microonde in prossimità di una riga di assorbimento del vapor d’acqua.  Dalle misure simultanee a queste due frequenze è possibile ricavare una stima dell’ IWV lungo il percorso del segnale tra due satelliti Low Earth Orbit (LEO) - uno con a bordo un trasmettitore e l'altro un ricevitore. Un tale sistema di telerilevamento sarà in grado di recuperare campi bidimensionali di vapore acqueo su sezioni verticali della troposfera su base temporale continua e, dove possibile, di campi tridimensionali.

Lo studio di fattibilità servirà anche a definire le strategie di misura più appropriate, come ad esempio le configurazioni ottimali dei satelliti (orbite ed intervalli di rivisitazione, numero di satelliti, numero di frequenze NDSA da utilizzare) in funzione della risoluzione spaziale e dell'accuratezza di misura.
Sarà inoltre sviluppato un simulatore end-to-end sia di sistemi che dei segnali trasmissione-ricezione NDSA.  

Attività

Le attività principali del progetto sono: 

  • analisi e definizione delle configurazioni di satelliti co-rotanti utili alle misure del vapore acqueo atmosferico
  • definizione di scenari atmosferici di riferimento da utilizzare nella fase di test
  • sviluppo di un software per la simulazione end-to-end delle misure di NDSA 
  • analisi e valutazione dell'impatto di tali misure sulle applicazioni meteorologiche; 
  • definizione del payload e studio di missione 

Il LaMMA in particolare collabora all’interno nel progetto sia nella fase di sviluppo che, come possibile futuro fruitore di questa tipologia di dati che potrebbero costituire una importante sorgente di informazione da inserire nelle catene modellistiche previsionali.
Le attività del LAMMA nel progetto riguardano da un lato la definizione di scenari atmosferici di riferimento e di interesse per gli studi e le simulazioni, dall’altro la valutazione dei possibili impatti di tali misure nelle catene previsionali.

Tramite la simulazione di alcuni casi studio con i modelli atmosferici numerici, sarà costituito un Observing System Simulation Experiment, OSSE, in cui attraverso esperimenti sintetici si andrà a generare uno scenario atmosferico a partire dal quale saranno simulate delle misure di NDSA, e se ne valuteranno i possibili impatti attraverso tecniche di assimilazione.