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Progetti ASI |
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Gastran
2: - Studio e misure da satellite dei gas atmosferici in traccia
mediante MIPAS /ENVISAT - Applicazione dei dati a modelli chimici
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Lo scopo di questo progetto (GASTRAN 2) è lo studio della
composizione chimica della stratosfera usando gli spettri infrarossi
misurati da MIPAS e di usare i risultati di detta analisi in modelli
di trasporto chimico sia per raffinarli (attraverso il confronto
dei risultati delle analisi di misure a tempi diversi) sia per
capire i processi chimici e di trasporto nella stratosfera.
MIPAS (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding)
è uno strumento sviluppato dall’European Space Agency
(ESA) che opera a bordo del satellite ENVISAT (ENVIronmental SATellite)
che e’ stato lanciato il primo Marzo 2002. L’obiettivo
scientifico di MIPAS e’ di misurare la distribuzione verticale
della concentrazione dei gas stratosferici minori in un intervallo
di altezza da 8 a 70 km.
Gli spettri di emissione, misurati con la tecnica di scansione
a lembo, permettono di misurare i profili di distribuzione in
altezza di gas che sono di grande importanza nello studio della
chimica dell’atmosfera centrale. I prodotti di livello 2
di MIPAS saranno i profili di Volume Mixing Ratio (VMR) di H2O,
O3, HNO3, CH4, e N2O, anche se nella regione spettrale misurata
sono presenti gli spettri di molte altre molecole che hanno un
ruolo importante nella chimica atmosferica. In questa ricerca
si intende sfruttare tutto l’intervallo spettrale coperto
da MIPAS per misurare i profili stratosferici di VMR di tutte
le molecole non incluse far i prodotti di livello 2 e che hanno
un ruolo chiave nella chimica stratosferica. Queste quantita’
saranno poi usate come valori di partenza per i modelli di trasporto
chimico ad alta risoluzione per studiare le variazioni chimiche
a tempi lunghi e per i Trajectory Model per studiare i processi
chimici eterogenei a sviluppo rapido che coinvolgono le specie
misurate.
Il progetto si articola nel modo seguente:
- I gas presenti negli spettri di MIPAS vengono identificati
e ci si accerta della loro misurabilità;
- Raffinare e migliorare gli algoritmi per l’analisi
degli spettri di MIPAS;
- Ricavare i profili di VMR dei gas identificati dagli spettri
di MIPAS;
- Analizzare i dati ottenuti con i modelli atmosferici.
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Sviluppo
di nuovi algoritmi per l'analisi di misure da satellite finalizzati
alla determinazione di pressione, temperatura e concentrazione
di gas traccia in stratosfera e nell'alta troposfera
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Le misure di limb scanning dallo spazio sono ampiamente usate
per ottenere dati sulla distribuzione verticale di costituenti
atmosferici. In questo tipo di misure, lo spettrometro si trova
a bordo di piattaforme orbitanti e analizza l’atmosfera
terrestre a varie profondità. Ogni osservazione è
caratterizzata dall’altezza e geolocazione del punto di
tangenza (il punto in cui la linea di vista raggiunge la quota
più bassa)
Per studiare i processi chimici in atmosfera una importante
proprietà delle misure è la loro risoluzione spaziale,
cioè la capacità di fornire informazioni indipendenti
su regioni atmosferiche vicine il più possibile. La risoluzione
spaziale di una misura è limitata dalle caratteristiche
dello strumento e dell’algoritmo di retrieval. Nell’algoritmo
la risoluzione spaziale è governata dalle assunzioni
utilizzate nell’algoritmo stesso. La maggioranza dei codici
di retrieval utilizza l’assunzione che una particella
di atmosfera campionata da una misura sia orizzontalmente omogenea.
In un esperimento da piattaforma orbitante che utilizzi il metodo
di limb scanning, l’assunzione di omogeneità orizzontale
può introdurre errori sistematici inaccettabili, specialmente
quando sono presenti marcate strutture orizzontali. Queste misure
dovrebbero essere analizzate da un sistema di retrieval bidimensionale
(2-D).
Un altro fattore interessante per misure spettroscopiche che
si estendono al di sotto della Troposfera è rappresentato
dalla presenza di nubi e aerosols nel FOV (Field Of View) dello
strumento. Per questo motivo, l’impatto delle nubi e degli
aerosols deve essere tenuto in considerazione per codici di
retrieval disegnati per misure che si possono estendere nella
bassa Stratosfera / alta Troposfera.
Questi problemi riguardano sia esperimenti che hanno operato
nel passato (ad esempio ATMOS) sia esperimenti previsti per
il futuro, in particolare:
• esperimenti MIPAS e SCHIAMACHY (ESA)
• esperimenti MLS e TES (NASA)
Per far fronte a questi problemi stiamo sviluppando un codice
di retrieval bidimensionale per l’analisi di misure di
limb scanning dallo spazio. Quest’algoritmo modellerà
gli effetti di aerosols e nubi nel FOV dello spettrometro. L’assunzione
di omogeneità orizzontale dell’atmosfera non sarà
più utilizzata per determinare, con un solo retrieval
step lungo l’intera orbita, la distribuzione di temperatura
e pressione e la concentrazione dei gas le cui caratteristiche
spettrali si trovano negli spettri registrati. La fattibilità
di questo tipo di analisi è stata recentemente dimostrata
da membri del gruppo proponente, il retrieval 2-D in near real
time può essere ottenuto mettendo insieme in un unico
fit le osservazioni per una intera orbita.
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ISAC - CNR
Gruppo: Remote Sensing of the Stratosphere
Via P. Gobetti, 101
40129 Bologna
ITALY
Tel.+39 051 6398002
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