Con l’avvicinarsi del lancio del satellite Sentinel-1C, l’Agenzia Spaziale Europea ha voluto riepilogare alcuni dei tanti modi in cui la missione Copernicus Sentinel-1 ci ha fornito straordinarie informazioni radar sul nostro pianeta nel corso degli anni. La missione Copernicus Sentinel-1 fornisce immagini radar in qualsiasi condizione atmosferica, giorno e notte, per il monitoraggio globale delle terre emerse e degli oceani della Terra. La missione e i dati supportano aree critiche come la gestione ambientale, la risposta ai disastri e la ricerca sui cambiamenti climatici.
I dati di Sentinel-1 contribuiscono a numerosi servizi e applicazioni Copernicus, tra cui il monitoraggio del ghiaccio marino artico, il tracciamento degli iceberg, la mappatura di routine del ghiaccio marino e le misurazioni della velocità dei ghiacciai. Svolgono inoltre un ruolo fondamentale nella sorveglianza marina, come il rilevamento delle fuoriuscite di petrolio, il tracciamento delle navi per la sicurezza marittima e il monitoraggio delle attività di pesca illegali.
Inoltre, è ampiamente utilizzato per osservare la deformazione del terreno causata da cedimenti, terremoti e attività vulcanica, nonché per mappare foreste, risorse idriche e del suolo. La missione è fondamentale per supportare gli aiuti umanitari e rispondere alle crisi in tutto il mondo.
La serie Sentinel-1 è iniziata con Sentinel-1A , lanciato nell’aprile 2014, seguito da Sentinel-1B nel 2016. Ogni satellite è dotato di uno strumento radar ad apertura sintetica ( SAR ) in banda C che opera in quattro modalità e fornisce una risoluzione spaziale fino a 5 m e una fascia fino a 410 km. Sebbene Sentinel-1B sia stato ritirato dal servizio nel 2022 a causa di un guasto elettrico, Sentinel-1A rimane pienamente operativo e ha ampiamente superato la sua aspettativa di vita di sette anni.
Il prossimo lancio di Sentinel-1C ripristinerà la piena funzionalità della missione come costellazione di due satelliti. Una volta in orbita, Sentinel-1C continuerà l’eredità della missione, fornendo immagini radar di alta qualità per supportare la ricerca scientifica e un’ampia gamma di applicazioni. In particolare, introduce capacità migliorate per il monitoraggio del traffico marittimo, espandendo ulteriormente l’utilità della missione.
Di seguito l’approfondimento ESA dedicato alla vasta gamma di applicazioni dei dati di Copernicus Sentinel-1.
Interferometria per studi sui terremoti
Il 6 febbraio 2023, una serie di terremoti ha ucciso oltre 55mila persone in Turchia e Siria, nella peggiore sequenza sismica che la regione abbia mai visto negli ultimi 20 anni. Questo interferogramma mostra lo spostamento cosismico della superficie nell’area vicino a Gaziantep, generato da molteplici scansioni Sentinel-1, prima e dopo i terremoti.
Combinando i dati della missione Copernicus Sentinel-1, acquisiti prima e dopo il terremoto, i cambiamenti al suolo verificatisi tra le due date di acquisizione danno origine a colorati modelli di interferenza nelle immagini, noti come “interferogramma”, che consentono agli scienziati di quantificare il movimento del suolo. Questi interferogrammi permettono agli scienziati di comprendere meglio la natura dei terremoti e il rischio di ulteriori pericoli in futuro.
Monitoraggio del ghiaccio marino
Il ghiaccio marino è uno degli elementi fisici più importanti della piattaforma continentale del Mare di Bering. La copertura di ghiaccio marino senza precedenti nei mari di Bering settentrionali durante l’inverno del 2019 ha causato una cascata di impatti che hanno trasformato bruscamente l’ecosistema marino regionale, aggravando le sfide affrontate dalle comunità che ne dipendono. Questa immagine Sentinel-1 mostra lo Stretto di Bering a marzo 2019, praticamente privo di ghiaccio. Poche chiazze di ghiaccio marino sono mostrate in colori azzurri.
I dati di Sentinel-1 sono essenziali per il Copernicus Marine Service (CMEMS), poiché consentono una navigazione sicura nelle acque ghiacciate, migliorano la modellizzazione climatica e supportano la valutazione dei cambiamenti ambientali nelle regioni polari.
Fornendo informazioni tempestive e accurate sul ghiaccio marino, Sentinel-1 aiuta CMEMS a garantire la sicurezza e la sostenibilità delle operazioni marittime. Le sue immagini radar sono particolarmente efficaci per produrre cartine del ghiaccio ad alta risoluzione, distinguendo tra ghiaccio del primo anno più sottile e navigabile e ghiaccio pluriennale più spesso e più pericoloso, oltre a monitorare gli iceberg e prevedere le condizioni del ghiaccio nelle acque artiche sempre più trafficate.
Fuoriuscite di petrolio
Le immagini satellitari prima e dopo di Sentinel-1 mostrano l’entità della fuoriuscita di petrolio al largo della costa di Trinidad e Tobago nel febbraio 2024. L’incidente si è verificato quando la nave The Gulfstream si è arenata e si è capovolta al largo delle coste meridionali dell’isola di Tobago, rilasciando petrolio nelle acque circostanti.
Il radar di Sentinel-1 è altamente efficace per monitorare le fuoriuscite di petrolio, in quanto è in grado di rilevare lievi cambiamenti nella superficie dell’oceano causati dalle chiazze di petrolio. Queste chiazze smorzano il moto ondoso, lasciando distinte firme radar che appaiono come macchie scure su uno sfondo più chiaro. Poiché la tecnologia radar misura la consistenza della superficie, le fuoriuscite di petrolio sono facilmente identificabili nelle immagini.
Sentinel-1 è un pilastro della sorveglianza marittima, che fornisce immagini radar ad alta risoluzione non solo per monitorare le fuoriuscite di petrolio, ma anche il traffico navale e tracciare le attività di pesca illegali. Sentinel-1 è particolarmente vitale per CleanSeaNet dell’Agenzia europea per la sicurezza marittima (EMSA), fornendo l’80% dei dati utilizzati per rilevare e valutare le fuoriuscite di petrolio, supportando una risposta rapida e la sicurezza marittima nelle acque europee.
Monitoraggio delle inondazioni
Nell’ottobre 2024, la Spagna ha subito una delle peggiori inondazioni degli ultimi decenni dopo che piogge torrenziali hanno colpito la provincia orientale di Valencia. Le tempeste si sono concentrate sui bacini dei fiumi Magro, Turia e Poyo, liberando torrenti di acqua fangosa che hanno trasformato le strade dei villaggi in fiumi, distrutto case e spazzato via ponti e veicoli.
L’immagine radar sopra utilizza i dati di due acquisizioni di immagini (del 19 e del 31 ottobre 2024) per illustrare la grave inondazione (in blu) del Parco Nazionale dell’Albufera.
Sentinel-1 è ideale per il monitoraggio delle inondazioni perché la sua tecnologia Synthetic Aperture Radar (SAR) è in grado di penetrare le nuvole e di funzionare al buio, fornendo immagini affidabili anche in condizioni meteorologiche estreme, quando i sensori ottici potrebbero guastarsi. I dati di Sentinel-1 sono ampiamente utilizzati dal Copernicus Emergency Management Service (CEMS) , fornendo dati essenziali a supporto degli sforzi di risposta ai disastri e di recupero.
Monitoraggio degli uragani
L’uragano Helene è stato un ciclone tropicale devastante che ha causato un’ampia gamma di danni e perdite di vite umane, estendendosi dalla Florida nordoccidentale, negli Stati Uniti, dove la tempesta ha toccato terra il 26 settembre 2024, fino al Tennessee, alla Georgia e alla Carolina del Nord.
L’uragano Helene è stato monitorato attentamente utilizzando i dati radar Sentinel-1 per valutare il suo campo di vento sulla superficie dell’oceano. Questa tecnologia svolge un ruolo cruciale nella comprensione delle dinamiche delle tempeste e nella previsione dei loro impatti.
I sensori satellitari, in particolare quelli che operano in frequenze a microonde, possono acquisire dati sulla velocità e la direzione del vento sulla superficie dell’oceano in varie condizioni meteorologiche. L’Ocean Wind Field (OWI), derivato da Sentinel-1, ha fornito stime dettagliate dei vettori del vento a 10 m sopra la superficie dell’oceano. Queste informazioni sono essenziali per i meteorologi per analizzare l’intensità e la traiettoria della tempesta.
Monitoraggio degli iceberg
Nel 2021, Sentinel-1 ha visto l’Iceberg A-74 staccarsi dalla piattaforma di ghiaccio Brunt in Antartide. Le immagini radar hanno poi mostrato l’iceberg mesi dopo che viaggiava roteando attorno alla punta occidentale di Brunt, sfiorando leggermente la piattaforma di ghiaccio prima di proseguire verso sud.
Sentinel-1 è perfetto per monitorare regioni come l’Antartide perché la sua tecnologia Synthetic Aperture Radar (SAR) riesce a vedere attraverso nuvole, pioggia e oscurità, garantendo una raccolta dati continua anche nelle condizioni estreme del continente.
Questa capacità consente a Sentinel-1 di tracciare il movimento dei ghiacciai, misurare la perdita di ghiaccio e monitorare i cambiamenti nella calotta glaciale con notevole precisione, indipendentemente dalla persistente copertura nuvolosa o dall’oscurità della notte polare.
Deforestazione
Questa immagine dello stato brasiliano del Mato Grosso è stata creata combinando tre distinte acquisizioni radar del satellite Sentinel-1, effettuate a distanza di anni, per mostrare i cambiamenti nelle colture e nella copertura del suolo nel corso del tempo.
A differenza delle immagini provenienti da satelliti dotati di strumenti ottici o “simili a telecamere”, le immagini acquisite tramite radar vengono interpretate studiando l’intensità del segnale radar retrodiffuso, che è correlato alle proprietà del terreno, come la sua rugosità.
Mentre i colori in grigio qui non rappresentano cambiamenti tra le acquisizioni, le macchie di blu, verde e rosso indicano cambiamenti significativi nel tempo (dal 2015 al 2019). Come mostrano le forme rettangolari colorate, gran parte della foresta tropicale è stata tagliata e destinata all’agricoltura.
Sentinel-1 è uno strumento prezioso per il monitoraggio della deforestazione, grazie alla sua tecnologia Synthetic Aperture Radar (SAR), in quanto consente di rilevare i cambiamenti nella copertura forestale, anche in aree con fitta copertura nuvolosa o durante la notte. Analizzando i dati radar nel tempo, Sentinel-1 può tracciare la perdita di foreste e i cambiamenti nell’uso del suolo, offrendo informazioni cruciali per il monitoraggio ambientale.
Monitoraggio dell’agricoltura
Questa immagine Sentinel-1 mostra parte del Delta del Mekong, una delle principali regioni produttrici di riso nel Vietnam sud-occidentale. Questa immagine combina tre acquisizioni radar di Sentinel-1 scattate a circa un mese di distanza l’una dall’altra per mostrare i cambiamenti nelle condizioni del raccolto e del terreno nel tempo. I colori vivaci nell’immagine derivano dai cambiamenti sul terreno che si sono verificati tra le acquisizioni.
La combinazione di immagini radar della missione Copernicus Sentinel-1 può aiutare a monitorare e mappare l’evoluzione della coltivazione del riso. I sensori radar sono particolarmente utili grazie alla loro capacità di rilevare terreni impregnati d’acqua e penetrare la copertura di nubi umide tipica delle regioni asiatiche dedite alla coltivazione del riso. I corpi d’acqua riflettono il segnale radar lontano dal satellite, facendo apparire l’acqua scura. Le navi nel fiume possono essere viste come puntini luminosi e multicolori.
Sentinel-1 è estremamente efficace per il monitoraggio agricolo, poiché fornisce informazioni dettagliate sull’umidità del suolo, sulla struttura delle colture e sui modelli di crescita, essenziali per valutare la salute e la produttività dell’agricoltura.
Monitoraggio degli spostamenti
La capitale indonesiana di Giacarta ospita 10 milioni di persone ed è anche una delle città che affondano più rapidamente al mondo. I ricercatori suggeriscono che parti della megalopoli potrebbero essere completamente sommerse entro il 2050.
Utilizzando un gran numero di immagini satellitari radar in un periodo di due anni, è possibile calcolare con precisione la subsidenza del terreno. Questa immagine mostra i tassi medi di spostamento del terreno basati sui dati radar Sentinel-1 del 2017-2018. Le aree in rosso mostrano spostamenti importanti nel tempo, con alcune aree che mostrano modelli di affondamento locali che raggiungono circa 12 cm all’anno.
Confrontando le immagini radar nel tempo, i dati di Sentinel-1 possono essere utilizzati per generare mappe dettagliate degli spostamenti, essenziali per monitorare cedimenti, frane, attività vulcanica e stabilità delle infrastrutture.
Traffico marittimo
Nel marzo 2021, un ingorgo nel Canale di Suez ha catturato l’attenzione mondiale quando la Ever Given, una delle più grandi navi portacontainer del mondo, si è incastrata lateralmente nel canale. La nave ha bloccato tutto il traffico in entrambe le direzioni per sei giorni, causando una significativa interruzione del commercio globale.
Le immagini di Sentinel-1 evidenziano l’impatto del blocco: nell’immagine a sinistra si vede il normale traffico marittimo prima dell’ingorgo, mentre nell’immagine a destra si vede l’enorme nave lunga 400 metri che ostruisce il canale.
Sentinel-1 è uno strumento prezioso per monitorare il traffico navale; il suo radar rileva la superficie del mare, che riflette il segnale lontano dal satellite, facendo apparire l’acqua scura. Al contrario, gli oggetti metallici come le navi appaiono come punti luminosi sullo sfondo dell’oceano scuro, consentendo una facile identificazione e tracciamento.
