Il
satellite rappresenta una vera rivoluzione nel modo di osservare
l'atmosfera consentendo con continuità la sorveglianza del tempo e
fornendo un quadro completo dei 
sistemi nuvolosi su vasta scala e l'osservazione di aree (oceani
e terre scarsamente abitate) altrimenti carenti di misure convenzionali.
Dopo la seconda guerra mondiale, gli scienziati americani sostituiscono le
testate dei missili V2 inventati dai tedeschi per motivi militari, con
delle telecamere, risultato entusiasmante, infatti, il sogno di poter
osservare i fenomeni atmosferici dallo spazio e ottenere un'immagine
panoramica dell'evoluzione del tempo diviene finalmente una realtà.
Nel
1960 viene lanciato in orbita polare il satellite TIROS (Television and
Infra Red Observation Satellite) che acquisisce un gran numero di immagini
della Terra e delle nubi, destando grande meraviglia tra i meteorologi di
tutto il mondo. Nel mese di settembre dell'anno successivo, le immagini
dell'uragano “Carla” inviate dal satellite consentono l'evacuazione delle
popolazioni del golfo del Messico salvando così molte vite umane.
Negli
anni '60 la meteorologia satellitare, perfezionando le tecniche di
osservazione agli infrarossi, consente di acquisire immagini anche nelle
ore notturne. Il TIROS attualmente in attività segue un'orbita polare ad
una altezza di circa 800 chilometri con una risoluzione spaziale
dell'osservazione terrestre dell'ordine del chilometro, passando su ogni
località per almeno due volte nell'arco delle 24 ore. Nel 1966 viene
lanciato il primo satellite geostazionario in orbita equatoriale che
permette l'osservazione continua di un quarto del globo terrestre. Questo
satellite è posto ad un'altezza tale che gli occorrono esattamente 24 ore
per completare un giro, viaggiando così alla stessa velocità angolare
della terra: in questa maniera il suo occhio è rivolto sempre sulla stessa
parte della superficie del globo.
La copertura dell'intera superficie
terrestre è assicurata da cinque satelliti meteorologici geostazionari;
quello di interesse nazionale ed europeo è il satellite geostazionario
Meteosat, situato all'intersezione tra l'equatore e il grado 0 di
longitudine (il meridiano di Greenwich) nel golfo di Guinea. Data la
maggiore distanza dalla Terra, la sua risoluzione spaziale risulta
inferiore a quella del TIROS, ma la copertura è quasi emisferica e
centrata sul punto sotto al satellite e comprende quindi l'Europa, il
Medio Oriente, l'Africa e l'Oceano Atlantico.
Il satellite Meteosat
ruota 100 volte al minuto sul proprio asse, che è parallelo all’asse della
Terra e ad ogni rotazione effettua la scansione di una striscia di terra
dell’ampiezza di 5 km da est ad ovest. La striscia è divisa in 2500 pixel,
dopo ogni rotazione, lo specchio dello scanner viene rovesciato e si
acquisisce una nuova striscia: un’immagine che mostra l’intera superficie
terrestre è composta da 2500 strisce che vengono acquisite in 25 minuti;
dopo una pausa di cinque minuti, il processo si riavvia per l’immagine
successiva.
Il satellite, con il passare degli anni, ha acquisito una
tecnologia sempre più raffinata, ma il fulcro dell'equipaggiamento rimane
sempre il radiometro, uno strumento che è sensibile alle radiazioni sia
visibili che termiche in differenti bande spettrali; in pratica, il
radiometro è l'occhio del satellite, accumula i dati ricevuti dall'analisi
della superficie terrestre e produce di conseguenza delle immagini non
molto diverse da quelle che si vedono alla televisione. Il radiometro
scansiona la terra linea per linea: ogni linea è costituita da una serie
di piccoli elementi fondamentali detti pixel, per ognuno dei quali il
radiometro misura le radiazioni emesse dalla porzione della superficie
terrestre, le quantizza, codificandole in maniera digitale (8 bit) e le
trasmette al centro di controllo di Darmstadt, in Germania, dove il
materiale viene elaborato.
Per ottenere una buona risoluzione ad una
distanza così elevata, viene utilizzata una lente di 3,650 metri; le
radiazioni, dopo essere state riflesse da una serie di specchi all'interno
del radiometro, giungono ai rilevatori che ne misurano l'intensità e la
convertono in un segnale elettrico.
Le immagini che ci provengono dai
satelliti geostazionari (Meteosat 7) sono di tre differenti tipi : nel
campo del visibile, nel campo dell'infrarosso e nel campo del vapore
acqueo.
Le immagini nel campo del visibile (ad una lunghezza d'onda
compresa tra gli 0.5 e 0.9 micron, da cui si calcola come viene riflessa
la luce visibile dalla superficie terrestre) sono un'istantanea della
Terra così come la vedrebbero i nostri occhi da 36000 chilometri di
altezza.
Gli altri due tipi di immagini (infrarosso e vapore acqueo)
sono immagini create dal satellite in base alla radiazione emessa dalla
Terra (emissione infrarossa) e in base ad una certa frequenza emessa dal
vapore acqueo, captate dal radiometro a bordo del satellite stesso ed
inviate a terra per essere rielaborate.Le immagini nel
campo dell'infrarosso (con una lunghezza d'onda tra i 10.5 e i 12.5
micron, da cui si calcola la radiazione emessa dalla superficie terrestre
in termini di calore) mettono in evidenza la temperatura delle varie
superfici (terra, nubi, vegetazione, oceani, ghiaccio, ecc...) presenti
sulla Terra stessa. Le immagini nel
campo del vapore acqueo (con lunghezza d'onda tra 5.7 e 7.1 micron, da cui
si calcola la radiazione nella banda di assorbimento del vapore acqueo)
evidenziano invece le aree dove maggiormente è presente tale
gas.
Le
immagini nel canale del vapore acqueo (WV) identificano la quantità di
vapore acqueo presente nello strato atmosferico. I colori chiari indicano
una presenza consistente di umidità nell'aria (sistemi temporaleschi),
mentre i colori scuri indicano aria più secca.
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