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Progetti ASI  
  Gastran 2: - Studio e misure da satellite dei gas atmosferici in traccia mediante MIPAS /ENVISAT - Applicazione dei dati a modelli chimici
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.
  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

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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