Le osservazioni geodetiche spaziali possono aiutare a rivelare le variazioni a carico della superficie terrestre. Lo dimostra la ricerca guidata da Shuanggen Jin, dell’Osservatorio Astronomico di Shanghai dell’Accademia Cinese delle Scienze, pubblicata su Satellite Navigation. La geodesia spaziale si occupa della misurazione della forma e delle dimensioni della Terra, della determinazione della posizione di oggetti sulla sua superficie e della ricostruzione del campo gravitazionale della Terra, per mezzo di sistemi di geodesia basati sull’utilizzo satelliti artificiali.
Il movimento della massa superficiale della Terra, compresi l’atmosfera e gli oceani, l’idrologia e lo scioglimento dei ghiacciai, provoca la ridistribuzione dei carichi del suolo terrestre, la deformazione della Terra solida e le variazioni del campo gravitazionale. Il gruppo di ricerca ha utilizzato le osservazioni geodetiche spaziali per rivelare le variazioni di segnale stagionali e intrastagionali dei carichi della superficie terrestre.
I risultati sulla geodesia spaziale
Nello studio, sono stati presi in esame gli spostamenti del Global Navigation Satellite System e la gravita’ variabile nel tempo del Gravity Recovery and Climate Experiment, al fine di estrarre i segnali di carico superficiale ed esplorarne le applicazioni geofisiche. I risultati hanno indicato che la geodesia spaziale puo’ essere un metodo efficace per studiare i carichi superficiali e i movimenti crostali da essi causati.
All’inizio, gli spostamenti generati dai carichi della superficie terrestre non erano abbastanza grandi da poter essere rilevati dalle tecniche di misurazione convenzionali non globali e venivano quindi considerati come un rumore che disturbava i segnali del movimento tettonico. Negli anni ’90, tuttavia, i geodeti hanno iniziato ad osservare con precisione i movimenti della crosta terrestre, ad alta risoluzione spaziale e temporale, utilizzando fitte reti di stazioni di osservazione GNSS continue e hanno trovato segnali stagionali significativi sovrapposti ai movimenti tettonici secolari.
Il lancio dei satelliti GRACE nel 2002 ha permesso agli scienziati di osservare direttamente dallo spazio le anomalie di massa sulla Terra e la combinazione delle osservazioni GRACE e GNSS ha contribuito a rendere piu’ convincenti gli studi sul carico superficiale. In precedenza, gli scienziati avevano studiato i carichi superficiali stagionali periodici e intrastagionali utilizzando gli spostamenti superficiali del GNSS e le anomalie di massa di GRACE.
I ricercatori hanno ottenuto numerosi risultati significativi, come ad esempio le variazioni dell’obliterazione dinamica della Terra, i campi gravitazionali globali variabili nel tempo ad alta risoluzione, le siccita’ estreme negli Stati Uniti sudoccidentali e i carichi d’acqua dovuti alle forti piogge in Giappone.
Gli spostamenti delle stazioni
In questo studio, i ricercatori hanno presentato i cambiamenti a lungo termine e stagionali degli spostamenti delle stazioni GNSS e le anomalie di massa di GRACE nel nord del Sud America. Hanno riscontrato subsidenza, ovvero lento e progressivo sprofondamento del fondo di un bacino marino o di un’area continentale, e sollevamento nelle regioni con irregolarita’ della massa rispettivamente positive e negative.
Le osservazioni geodetiche spaziali hanno ragionevolmente monitorato i cambiamenti stagionali dei carichi idrologici terrestri, caratterizzati dall’alternanza di stagioni piovose e secche in prossimita’ dell’equatore. Per quanto riguarda la mappa che mostra le anomalie di massa e gli spostamenti superficiali sull’isola di Hokkaido, nel Giappone settentrionale, le variazioni annuali delle anormalita’ di massa e delle ampiezze dei movimenti crostali stagionali hanno riflesso coerentemente i cambiamenti annuali della quantita’ di neve.
Gli spostamenti e le anomalie di massa rilevati da GNSS e GRACE forniscono informazioni complementari sulle variazioni stagionali dei carichi superficiali, come i carichi idrologici terrestri. “A causa delle diverse risoluzioni spaziali delle due tecniche, gli spostamenti e le anomalie di massa sono spesso incoerenti tra loro quando i carichi superficiali sono composti da diversita’ complesse su piccola scala; questa sara’ una direzione fondamentale per le future indagini geodetiche sui carichi superficiali”, ha dichiarato Kosuke Heki, visiting professor presso lo SHAO.
Inoltre, gli spostamenti delle osservazioni GNSS continue possono essere utilizzati per invertire il campo gravitazionale variabile nel tempo e monitorare la variazione delle anomalie dei carichi d’acqua assieme alle misure GRACE. “Abbiamo individuato gli strumenti per studiare i campi gravitazionali globali mensili e i segnali di carico geofisico ad alta risoluzione temporale e spaziale; queste tecniche geodetiche spaziali saranno importanti per il monitoraggio di inondazioni e siccita’ disastrose”, ha dichiarato Jin.
