Illustrazione. Permafrost. Credito:Elena Khavina/MIPT
Un team di ricercatori dell'Istituto di ricerca spaziale dell'Accademia delle scienze russa (RAS), l'Istituto per i problemi idrici e ambientali della filiale siberiana della RAS, e l'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca (MIPT) ha proposto un modo per determinare la profondità di congelamento del suolo sulla base della radiometria satellitare a microonde. I risultati sono stati pubblicati in Studiare la Terra dallo Spazio , una rivista in lingua russa della RAS.
Permafrost, mare ghiacciato, manto di neve e ghiaccio, lastre di ghiaccio, ghiacciai di montagna, e sistemi di nuvole di ghiaccio sono i componenti chiave della criosfera terrestre. Lo studio della criosfera è importante per affrontare il cambiamento climatico, degradazione del permafrost, cambiamento del livello del mare, e gestione delle risorse idriche. Però, le regioni che contengono i componenti della criosfera, sono generalmente vasti, difficile accesso, e caratterizzato da condizioni climatiche avverse.
La radiometria satellitare a microonde è il metodo migliore per il telerilevamento di aree del pianeta scarsamente accessibili e persino precedentemente sconosciute.
"Questo metodo ha molti vantaggi:raccogliere dati da vaste aree indipendentemente dall'illuminazione solare e dalle condizioni atmosferiche, un'alta frequenza di osservazione alle alte latitudini, sensibilità ai processi sotterranei, e relativa economicità, " ha affermato il professore associato Vasiliy Tikhonov del dipartimento di fisica spaziale del MIPT, che è anche ricercatore senior presso lo Space Research Institute della RAS. "Abbiamo testato l'affidabilità del metodo sulla pianura di Kulunda, una vasta steppa nel sud-est della pianura siberiana occidentale della Russia. A tal fine, abbiamo confrontato i dati della radiometria satellitare a microonde con i parametri del suolo effettivi e gli indicatori climatici misurati in loco presso le stazioni meteorologiche".
Figura 1. Spessore dello strato di terreno ghiacciato, misurato e calcolato utilizzando il modello. Le cifre da 1 a 4 indicano quattro aree studiate nella pianura di Kulunda nell'Altai Krai, Russia. I simboli neri corrispondono a valori misurati direttamente, e i triangoli rossi rappresentano i valori calcolati. Credito:D.A. Boyarskii et al./Studiare la Terra dallo spazio*
Si è scoperto che insiemi identici di dati satellitari possono corrispondere a diverse profondità di congelamento del suolo. I fattori aggiuntivi in gioco sono l'umidità del suolo, salinità, e composizione, che possono influenzare la capacità del suolo di emissione di microonde. I ricercatori hanno anche scoperto che le osservazioni radiometriche una tantum non producono risultati affidabili, perché le onde radio possono riflettersi all'interfaccia tra il terreno ghiacciato e quello non ghiacciato.
Il team ha tenuto conto di questi risultati nei loro calcoli, proponendo un metodo che determina la profondità di congelamento del suolo con un'elevata precisione sulla base dei dati del satellite Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS). Per determinare a distanza la profondità di congelamento del suolo, i ricercatori hanno impiegato serie giornaliere di misurazioni delle emissioni termiche, insieme al proprio modello di emissione che incorpora le caratteristiche del suolo. Il periodo di tempo considerato nello studio è iniziato con la data di congelamento, definito come un picco di radiazione termica captata dal satellite. Finì con il primo giorno di disgelo, quando la quantità di radiazione termica è diminuita bruscamente.
Il team ha confrontato le previsioni del modello con le misurazioni in loco effettuate in quattro aree di test (fig. 1). I valori coincidono in misura tale da rendere il metodo utile per recuperare le profondità di congelamento del suolo dai dati satellitari.
