Gli scienziati della NASA stanno rilasciando nuove mappe globali della Terra di notte, fornendo la visione più chiara ma composita dei modelli di insediamento umano in tutto il nostro pianeta.

Le immagini satellitari della Terra di notte - spesso chiamate "luci notturne" - sono state una curiosità geniale per il pubblico e uno strumento per la ricerca fondamentale per quasi 25 anni. Hanno fornito un ampio, bella immagine, mostrando come gli umani hanno plasmato il pianeta e illuminato l'oscurità. Prodotto ogni decennio o giù di lì, tali mappe hanno generato centinaia di usi della cultura pop e dozzine di usi economici, progetti di ricerca sociale e ambientale.

Ma cosa accadrebbe se le immagini delle luci notturne potessero essere aggiornate ogni anno, mensilmente o addirittura giornalmente? Un gruppo di ricerca guidato dallo scienziato terrestre Miguel Román del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, prevede di scoprirlo quest'anno.

Negli anni trascorsi dal lancio nel 2011 del satellite NASA-NOAA Suomi National Polar-orbiting Partnership (NPP), Román e colleghi hanno analizzato i dati delle luci notturne e sviluppato nuovi software e algoritmi per rendere più chiare le immagini delle luci notturne, più preciso e facilmente disponibile. Ora sono sul punto di fornire giornalmente, viste ad alta definizione della Terra di notte, e puntano al rilascio di tali dati alla comunità scientifica entro la fine dell'anno.

Da quando i colleghi della National Oceanic and Atmospheric Administration e della NASA hanno pubblicato una nuova mappa della Terra di notte nel 2012, Román e i compagni di squadra dell'Earth Observing Satellite Data and Information System (EOSDIS) della NASA hanno lavorato per integrare i dati notturni nei Global Imagery Browse Services (GIBS) della NASA e negli strumenti di mappatura di Worldview. Disponibile gratuitamente per la comunità scientifica e il pubblico tramite il Web, GIBS e Worldview consentono agli utenti di vedere immagini naturali ea falsi colori della Terra entro poche ore dall'acquisizione del satellite.

Oggi stanno rilasciando una nuova mappa globale composita delle luci notturne osservate nel 2016, nonché una versione rivista della mappa del 2012 (8 MB jpg | 265 MB jpg). Il gruppo della NASA ha esaminato i diversi modi in cui viene irradiata la luce, sparse e riflesse dalla terra, superfici atmosferiche e oceaniche. La sfida principale nell'imaging satellitare notturno è tenere conto delle fasi lunari, che varia costantemente la quantità di luce che risplende sulla Terra, sebbene in modi prevedibili. Allo stesso modo, vegetazione stagionale, nuvole, aerosol, manto di neve e ghiaccio, e anche deboli emissioni atmosferiche (come il bagliore dell'aria e le aurore) cambiano il modo in cui la luce viene osservata in diverse parti del mondo. Le nuove mappe sono state prodotte con i dati di tutti i mesi di ogni anno. Il team ha scritto un codice che selezionava le visualizzazioni notturne più nitide ogni mese, alla fine combinando dati senza chiaro di luna e corretti al chiaro di luna.

Román e colleghi hanno sviluppato tecniche di telerilevamento per filtrare queste fonti di luce estranea, raccogliere un segnale migliore e più coerente di come stanno cambiando i modelli e i processi guidati dall'uomo. L'elaborazione migliorata avvicina la centrale nucleare di Suomi al suo pieno potenziale di osservazione della luce fioca fino alla scala di un lampione stradale isolato o di un peschereccio. Lo strumento cavallo di battaglia del satellite è il Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS), che rileva i fotoni di luce riflessa dalla superficie terrestre e dall'atmosfera in 22 diverse lunghezze d'onda. VIIRS è il primo strumento satellitare per effettuare misurazioni quantitative di emissioni e riflessioni luminose, che consente ai ricercatori di distinguere l'intensità, tipi e le sorgenti delle luci notturne nel corso di diversi anni.

La centrale nucleare di Suomi osserva quasi ogni luogo della Terra alle 13:30 circa. e l'1:30 (ora locale) ogni giorno, osservando il pianeta in strisce verticali di 3000 chilometri da un polo all'altro. VIIRS include una speciale "banda giorno-notte, " un sensore di scarsa illuminazione in grado di distinguere le luci notturne con una risoluzione spaziale sei volte migliore e una risoluzione dei livelli di illuminazione (intervallo dinamico) 250 volte migliore rispetto ai precedenti satelliti per l'osservazione notturna. E poiché Suomi NPP è un satellite scientifico civile, i dati sono disponibili gratuitamente per gli scienziati entro pochi minuti o ore dall'acquisizione.

Armati di prodotti ambientali notturni più accurati, il team della NASA sta ora automatizzando l'elaborazione in modo che gli utenti possano visualizzare le immagini notturne entro poche ore dall'acquisizione. Questo ha il potenziale per aiutare le previsioni meteorologiche a breve termine e la risposta ai disastri.

"Grazie a VIIRS, ora possiamo monitorare i cambiamenti a breve termine causati da disturbi nell'erogazione di potenza, come il conflitto, tempeste, terremoti e cali di tensione, " ha detto Román. "Possiamo monitorare i cambiamenti ciclici guidati da attività umane ricorrenti come l'illuminazione delle vacanze e le migrazioni stagionali. Possiamo anche monitorare i cambiamenti graduali guidati dall'urbanizzazione, emigrazione, cambiamenti economici, ed elettrificazione. Il fatto che possiamo tenere traccia di tutti questi diversi aspetti nel cuore di ciò che definisce una città è semplicemente sbalorditivo".

Ad esempio, Il VIIRS ha rilevato interruzioni di corrente a seguito dell'uragano Matthew, una forte tempesta che ha colpito i Caraibi nordorientali e gli Stati Uniti sudorientali alla fine di settembre 2016. Il team di risposta ai disastri della NASA ha fornito i dati ai colleghi della Federal Emergency Management Agency; nel futuro, NASA, La FEMA e il Dipartimento dell'Energia sperano di sviluppare mappe di interruzione di corrente e integrare le informazioni negli sforzi di recupero da parte dei primi soccorritori.

Il team della NASA prevede molti altri potenziali usi della ricerca, gruppi meteorologici e civici. Ad esempio, le immagini notturne giornaliere potrebbero essere utilizzate per monitorare la pesca non regolamentata o non dichiarata. Potrebbe anche contribuire agli sforzi per monitorare i movimenti e le concentrazioni di ghiaccio marino. I ricercatori di Porto Rico intendono utilizzare il set di dati per ridurre l'inquinamento luminoso e aiutare a proteggere le foreste tropicali e le aree costiere che supportano gli ecosistemi fragili. E un team delle Nazioni Unite ha già utilizzato i dati delle luci notturne per monitorare gli effetti della guerra sull'energia elettrica e il movimento delle popolazioni sfollate nella Siria dilaniata dalla guerra.

In un separato, progetto a lungo termine, Román sta lavorando con colleghi di tutto il mondo per migliorare le stime globali e regionali delle emissioni di anidride carbonica. Il team del Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) della NASA sta combinando luci notturne, dati sull'uso del suolo urbano, e proiezioni statistiche e modellistiche delle emissioni antropogeniche in modi che dovrebbero rendere le stime delle fonti molto più precise.