Catturato dalla missione Copernicus Sentinel-3 il 30 maggio 2021, questa immagine mostra il Mar Baltico e le coste dei paesi circostanti della Danimarca, Svezia, Finlandia, Russia, Estonia, Lettonia, Lituania, Polonia, e Germania. L'innalzamento del livello del mare è una delle principali preoccupazioni globali, e l'utilizzo di satelliti che trasportano altimetri radar per mappare il cambiamento del livello del mare vicino alla costa è difficile, soprattutto lungo coste complesse come quelle viste qui. Il problema principale è che le montagne, baie e isole al largo distorcono il segnale radar che viene riflesso al satellite. Un altro problema è il ghiaccio marino, che copre parti degli oceani in inverno, è impenetrabile ai radar. Però, una nuova ricerca dimostra come un modo specifico di elaborare il satellite ora renda possibile determinare il cambiamento del livello del mare nelle aree costiere con una precisione millimetrica all'anno, e anche se il mare è coperto di ghiaccio. Credito:contiene i dati modificati di Copernicus Sentinel (2021), trattati dall'ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
Per le centinaia di milioni di persone che vivono nelle regioni costiere di tutto il mondo, l'innalzamento dei mari causato dal cambiamento climatico rappresenta una minaccia diretta. Affinché le autorità possano pianificare adeguate strategie di protezione, sono indispensabili informazioni accurate sull'innalzamento del livello del mare vicino alla costa. Per vari motivi, queste misurazioni sono difficili da ottenere dai satelliti. Però, una nuova ricerca finanziata dall'ESA dimostra come un modo specifico di elaborare i dati dell'altimetria satellitare ora renda possibile determinare il cambiamento del livello del mare nelle aree costiere con una precisione millimetrica all'anno, e anche se il mare è coperto di ghiaccio.
Utilizzando il Mar Baltico come obiettivo per la ricerca, questa nuova tecnica di lavorazione, che mostra differenze regionali nell'innalzamento del livello del mare, migliora ed estende drasticamente le precedenti mappe di tendenza del livello del mare. I risultati rivelano che tra il 1995 e il 2019, il livello del mare è aumentato ad un tasso annuo di 2-3 mm nel sud, lungo le coste tedesche e danesi, rispetto a 6 mm nel nord-est, nella baia di Botnia.
Poiché la nostra atmosfera e gli oceani continuano a riscaldarsi a causa dei cambiamenti climatici, è probabile che il livello del mare continui ad aumentare per molti decenni a venire. Il rapporto del 2019 dell'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) delle Nazioni Unite dipinge un quadro grave dei problemi che affrontiamo a causa dell'innalzamento del livello del mare. La relazione speciale sull'oceano e la criosfera in un clima che cambia afferma che è probabile che il livello medio globale del mare aumenti tra 0,29 me 1,1 m entro la fine di questo secolo. Questa è la peggiore proiezione dell'innalzamento del livello del mare mai fatta dall'IPCC.
Dai primi anni '90, i satelliti che trasportano altimetri radar hanno seguito il cambiamento dell'altezza della superficie dell'oceano, e mostrare che il livello medio globale del mare è aumentato, in media, di poco più di 3 mm ogni anno e, preoccupante, che questo tasso di crescita è aumentato negli ultimi anni.
Però, come con qualsiasi media, il termine "innalzamento medio globale del livello del mare" non racconta tutta la storia. Il livello del mare non sta aumentando allo stesso ritmo ovunque. Lungo le coste, Per esempio, l'innalzamento del livello del mare può superare la media globale a causa delle complesse dinamiche oceaniche più vicine alla terraferma.
Mentre il franco-statunitense serie di missioni satellitari Jason, Le missioni Envisat e CryoSat dell'ESA, e i satelliti Copernicus Sentinel-3 hanno fornito dati essenziali per tracciare l'innalzamento del livello del mare in mare aperto, la mappatura dell'aumento più vicino alla costa è più difficile. Questo perché le montagne, baie e isole al largo distorcono il segnale radar che viene riflesso al satellite. Un altro problema è il ghiaccio marino, che copre parti degli oceani in inverno, è impenetrabile ai radar.
Per le centinaia di milioni di persone che vivono nelle regioni costiere di tutto il mondo, l'innalzamento dei mari causato dal cambiamento climatico rappresenta una minaccia diretta. Affinché le autorità possano pianificare adeguate strategie di protezione, sono indispensabili informazioni accurate sull'innalzamento del livello del mare vicino alla costa. Per vari motivi, queste misurazioni sono difficili da ottenere dai satelliti. Però, una nuova ricerca dimostra come un modo specifico di elaborare il satellite ora renda possibile determinare il cambiamento del livello del mare nelle aree costiere con una precisione millimetrica all'anno, e anche se il mare è coperto di ghiaccio. La mappa mostra l'innalzamento medio del livello del mare nel Mar del Nord e nel Mar Baltico (millimetri all'anno), calcolato utilizzando i dati dell'altimetria satellitare tra il 1995 e il 2019. Credito:TUM/ESA
Florian Seitz, Direttore dell'Istituto tedesco di ricerca geodetica presso l'Università tecnica di Monaco di Baviera, disse, "Per proteggere le persone e le infrastrutture, ad esempio costruendo strutture di protezione dalle inondazioni, proteggere i porti o alzare le dighe:abbiamo bisogno di previsioni affidabili sulle tendenze del livello del mare".
Attraverso il progetto dell'ESA Earth Observation Science for Society Baltic Sea Level (Baltic SEAL), un team di ricercatori dell'Università tecnica di Monaco ha lavorato con partner internazionali per sviluppare algoritmi per elaborare i dati di misurazione da una gamma di sensori di altimetria satellitare per fornire misurazioni precise e ad alta risoluzione dei cambiamenti del livello del mare nelle aree costiere e nelle condutture tra il mare Ghiaccio.
I ricercatori hanno scelto il Mar Baltico come regione modello. "I dati di questa regione sono particolarmente adatti per lo sviluppo di nuovi metodi perché molteplici fattori rendono difficile l'analisi come la forma complessa della costa, ghiaccio marino e vento. Allo stesso tempo, ci sono molte misurazioni locali del livello del mare per corroborare i risultati, " ha detto il capo progetto Marcello Passaro.
"Un metodo analitico che funziona nel Mar Baltico può essere facilmente adattato ad altre regioni".
Per gestire centinaia di milioni di misurazioni radar effettuate tra il 1995 e il 2019 da missioni satellitari tra cui la serie Jason, aspetta, CryoSat e Copernicus Sentinel-3, il team ha sviluppato un processo in più fasi. Nel primo passo, hanno calibrato le misurazioni delle varie missioni satellitari in modo che potessero essere combinate. Con algoritmi appositamente sviluppati, sono stati quindi in grado di rilevare segnali dall'acqua di mare coperta di ghiaccio nelle riflessioni radar prodotte lungo crepe e fessure, chiamati lead. Ciò ha permesso di determinare il livello del mare per i mesi invernali. Con nuovi metodi di calcolo hanno anche ottenuto una migliore risoluzione degli echi radar vicino alla terraferma.
Di conseguenza, è ora possibile misurare il livello del mare nelle aree costiere e confrontare i risultati con i record di marea locali. I dati elaborati sono stati quindi inseriti in una griglia fine con una risoluzione di 6-7 km utilizzando un algoritmo sviluppato dal team. Il risultato è un set di dati estremamente preciso che copre l'intera regione del Mar Baltico.
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
I dati mostrano gli effetti regionali dell'innalzamento del livello del mare tra il 1995 e il 2019. Il livello del mare è aumentato a un tasso annuo di 2-3 mm al sud, lungo le coste tedesche e danesi, rispetto a 6 mm nel nord-est, nella baia di Botnia. La causa di questo forte aumento sono i forti venti da sud-ovest che spingono le acque verso nord e verso est. Questo aumento superiore alla media del livello del mare non rappresenta una minaccia per gli abitanti delle coste, però, perché dalla fine dell'ultima era glaciale il terreno qui è cresciuto fino a 1 cm all'anno a causa del rimbalzo post-glaciale.
I ricercatori hanno anche creato un set di dati completo per la regione del Mare del Nord. Il livello del mare qui aumenta di 2,6 mm all'anno, e di 3,2 mm nell'ansa tedesca. Le tendenze locali possono essere determinate utilizzando il set di dati e il manuale utente, entrambi accessibili gratuitamente online.
"Con i dati, i ricercatori possono verificare i loro modelli climatici, Per esempio, e le autorità pubbliche possono pianificare misure di protezione adeguate, "dice il dottor Seitz.
Jérôme Benveniste dell'ESA ha aggiunto, "Il progetto Baltic SEAL ha prodotto ottimi risultati, dimostrare il valore dell'osservazione della Terra per la società. Questo nuovo modo di elaborare i dati altimetrici radar satellitari aiuterà davvero le autorità a prendere le misure appropriate per proteggere i cittadini e le infrastrutture dall'innalzamento del livello del mare. Stiamo anche aspettando con ansia i dati ad alta risoluzione che arriveranno dalla nuova missione Copernicus Sentinel-6, che promette anche di mappare l'altezza della superficie del mare vicino alla costa, che utilizza un nuovo algoritmo di elaborazione aggiuntivo chiamato radar ad apertura sintetica completamente focalizzato per aumentare drasticamente la risoluzione recuperata."
Il set di dati Baltic SEAL è disponibile su balticseal.eu.
