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|  | | | | | | Radar
Radar è l'acronimo di RAdio Detection And Ranging (individuazione e misurazione di distanza via radio). Come segnale di misurazione utilizza una radiazione a microonde con lunghezze d'onda dell'ordine di mm, cm e dm. Questa tecnica permette di misurare le distanze tra un sensore e la sua destinazione.
Le due principali tecniche radar utilizzate per il monitoraggio dei ghiacciai sono la radioaltimetria e i radar ad apertura sintetica (Synthetic Aperture Radar = SAR). In entrambe le tecniche, il sensore invia un segnale radar, il segnale di ritorno viene registrato, quindi si procede ad analizzare il tempo richiesto dal tragitto di andata e ritorno sulla Terra. Vengono anche analizzate la potenza del segnale e altre sue proprietà.
La quantità di energia delle microonde che viene retrodiffusa (riflessa) verso il sensore dipende da varie caratteristiche della neve e del ghiaccio. Le caratteristiche più importanti delle superfici e dei materiali che influiscono sulla retrodiffusione delle microonde sono:
- la regolarità o irregolarità della superficie,
- il grado di umidità della neve e del ghiaccio,
- la struttura profonda della neve e del ghiaccio (ad esempio la presenza di strati liquidi o ghiacciati nella neve).
Per effetto di questi fattori, la neve e il ghiaccio possono apparire molto diversi nelle immagini radar.
- La neve umida e il ghiaccio assorbono entrambi una grande quantità di energia delle microonde e non la restituiscono al sensore. Entrambi i processi hanno la stessa importanza. La quantità effettiva di assorbimento e di riflessione dipende, tra le altre cose, dalla lunghezza d'onda del radar, dall'angolo di incidenza (l'angolo rispetto alla verticale con il quale il segnale radar colpisce il suolo) e dall'uniformità della superficie. Quando l'assorbimento e la riflessione sono lontani dal sensore, quest'ultimo riceve poca energia e di conseguenza l'immagine radar appare scura.
- La neve asciutta appare spesso luminosa perché permette alle microonde di penetrare nel manto nevoso e di raggiungere uno strato dove le onde vengono riflesse da molti minuscoli cristalli e lenti di ghiaccio.
- Le onde radar attraversano senza difficoltà la neve fredda e asciutta, rendendo questo tipo di neve quasi invisibile al sensore radar. La retrodiffusione registrata è in genere quella del materiale che si trova al di sotto di questo tipo di neve, vale a dire il ghiaccio o il substrato roccioso del ghiacciaio.
- Il ghiaccio corrugato o bagnato che si trova ad esempio nelle zone dei crepacci, o la neve irregolare e umida, restituiscono molta energia al sensore; di conseguenza queste zone appaiono chiare nell'immagine radar.
Sezione di ghiacciaio da un'immagine SAR Avanzata (ASAR) del 13 giugno 2006, presso il Kronebreen, nelle Svalbard
Questa è una sezione di un'immagine ASAR di Envisat realizzata in inverno (29 febbraio 2008) presso il ghiacciaio Kronebreen, nelle Svalbard
| | L'area luminosa al centro di questa sezione di immagine PALSAR, realizzata da un satellite ALOS il 24 novembre 2006 | |
Il vantaggio principale delle tecniche radar rispetto a quelle ottiche risiede nella capacità di operare anche di notte e quando il cielo è nuvoloso. Queste due caratteristiche sono molto importanti nelle zone dove il cielo è spesso coperto, come è il caso di molte regioni coperte da ghiacciai e nelle zone polari, dove la luce solare è assente per lunghi periodi (notti polari).
Immagine radar ASAR del Kronebreen, acquisita da Envisat il 13 giugno 2008
Immagine MODIS acquisita nella stessa data all'incirca alla stessa ora, con la stessa area nascosta dalle nuvole.
Immagine radar ASAR del Kronebreen, acquisita da Envisat il 26 febbraio 2008
Immagine MODIS acquisita nella stessa data all'incirca alla stessa ora; l'area è illuminata dal sole con un angolo molto basso
Qui sotto sono messe a confronto un'immagine ottica e un'immagine radar della stessa regione, vista in maggiore dettaglio.
Immagine satellitare ottica a colori reali di Brøggerhalvøya, nelle Svalbard (Norvegia). L'immagine è stata scattata il 23 luglio 2006 usando il sensore TM (Thematic Mapper) del satellite Landsat. La penisola di Brøggerhalvøya, nell'isola di Spitsbergen
Immagine ASAR della stessa area raffigurata nell'immagine precedente, scattata da Envisat il 13 giugno 2008
Nell'immagine acquisita dallo strumento ASAR a bordo del satellite Envisat, le parti inferiori del ghiacciaio appaiono scure perché il ghiaccio e la neve si stanno sciogliendo, rendendo la superficie umida. Le parti superiori dei ghiacciai non sembrano interessate dallo scioglimento; le microonde sono perciò in grado di penetrare nel manto nevoso, al di sotto del quale vengono retrodiffuse verso il sensore (cosiddetta “diffusione volumetrica”). In questo caso, la diffusione volumetrica si verifica tra i vari strati di ghiaccio, le lenti di ghiaccio e i cristalli presenti nella neve e nel nevato. La diffusione volumetrica è la diffusione che ha luogo all'interno di un materiale. Perché si verifichi, il segnale deve poter penetrare all'interno del materiale, dove in genere viene respinto e riflesso dai diversi componenti interni.
Immagine ottica ASTER scattata il 12 luglio 2002 sopra il Kronebreen, nelle Svalbard
Immagine radar PALSAR della stessa area scattata da un satellite ALOS il 24 dicembre 2006
Anche se l'immagine PALSAR qui sopra è stata scattata in inverno, quando tutta l'area era coperta da neve fredda, è possibile riconoscere chiaramente ampie variazioni nella retrodiffusione (ampiezza) delle microonde. Le aree più chiare sono causate dalle profonde irregolarità della superficie, in questo caso dai crepacci. Questi crepacci in inverno sono coperti dalla neve e risultano quindi pressoché invisibili all'occhio umano. I segnali a microonde possono tuttavia penetrare la coltre di neve fredda e asciutta e raggiungere il fondo dei crepacci, dove vengono retrodiffuse.
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| | Analisi dei ghiacciai con immagini radar IntroduzioneInformazioni generali Radar ad apertura sintetica (SAR)Esercizi Esercizi LEOWorks - IntroduzioneEsercizio 1: Radar multitemporale e dati ottici multispettraliEsercizio 2: Influsso delle condizioni meteorologiche sulle immagini radarConclusioniEduspace - Software LEOWorks 4 (MacOS)LEOWorks 4 (Windows)LEOWorks 4 (Linux)Eduspace - Download Images_Glaciers.zipGoogleEarth file
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