GOCE e la circolazione oceanica

GOCE data products
GOCE raccoglierà dati per la mappatura del campo gravitazionale terrestre
5 Settembre 2008

INTERVISTA 20-2008. Il 10 settembre è previsto il lancio di GOCE dell’ESA dallo spazioporto di Plesetsk, circa 800 km a nord di Mosca, a bordo del lanciatore Rockot. Lo scopo è quello di fornire la mappa del campo gravitazionale terrestre alla più alta risoluzione fin qui raggiunta.

Ma GOCE ha anche molti aspetti applicativi. Per esempio gli studi sul clima. Che relazione c’è fra la gravità terrestre e il clima del pianeta?

La risposta sintetica è questa: l’oceano trasporta una gran quantità di calore da una parte e l’altra del pianeta. Il legame è stabilito dal fatto che il movimento dei mari è influenzato dalla forza di gravità, mentre il calore dei mari che bagnano un continente ha a che fare con il clima di quella zona.

Se vogliamo però cercare di dare una risposta un po’ più analitica e meno insoddisfacente, la strada è più lunga. Iniziamo con il fatto che l’oceano non è una pozza di acqua stagnante: è attraversato continuamente da correnti d’acqua calda e fredda, messe in moto soprattutto dai venti, ma sulle quali influiscono anche la salinità e la temperatura delle acque.

Il fenomeno ha dimensioni straordinarie: per dare un’idea, il flusso complessivo di acqua trasportata da tutte le correnti marine è dell’ordine del milione di metri cubi al secondo, decine di volta maggiore di quello trasportato dall’intero sistema fluviale del mondo.

I dati raccolti da GOCE, se tutto funziona come abbiamo progettato, ci diranno con precisione quale sarebbe il livello oceanico se l’acqua fosse completamente a riposo. Questo è il livello oceanico di riferimento, rispetto al quale possiamo misurare gli eccessi di acqua o i deficit.

GOCE over volcano
GOCE sorvola un vulcano - animazione

Ma l’acqua non si distribuisce secondo la forma del contenitore? Non basterebbe allora la mappatura completa dei fondali marini?

La faccenda è molto più complicata: più che i fondali marini, sul livello dei mari a riposo incide la distribuzione della materia sotto la superficie solida. In un certo senso le misure di GOCE considerano gli effetti complessivi del “contenitore”, che non è – lo ripeto – solo una questione di “forma”, ma anche di “sostanza”: letteralmente, degli strati di materia sottostante i fondali marini.

Ad ogni modo, misurando l’altezza reale degli oceani si vede facilmente che il livello oceanico ha dei rigonfiamenti (anche di molti centimetri) e delle cavità, che sono legati alla temperatura delle acque, che ovviamente cambiano con la stagione e riflettono semplicemente il fatto che l’acqua calda occupa più volume dell’acqua fredda. La misura del livello dei mari e del loro cambiamento nel tempo costituisce l’oggetto di una campagna di rilevamento satellitare che l’ESA sta conducendo da 15 anni.

Associando l’informazione sul livello reale dei mari a quella relativa al livello che avrebbero se fossero completamente a riposo, otteniamo informazioni dirette sulla reale distribuzione delle acque negli oceani. Se, infine, leghiamo queste informazioni ai dati sui venti, sulla salinità e sulla temperatura delle acque, possiamo fare un altro passo avanti nella comprensione del sistema Terra.

Come abbiamo accennato, questo enorme movimento di acqua costituisce infatti uno dei principali “motori” per il trasporto di calore tra le varie zone del pianeta. È facile capire che il trasporto di calore, e i livelli di evaporazione, l’umidità, le piogge legate, siano elementi fondamentali per la comprensione del sistema climatico e per le previsioni del tempo. Basti pensare alla corrente del Golfo, che porta in Europa le acque calde del Golfo del Messico e rende le coste atlantiche dell’Europa del nord di 4 gradi più calde delle corrispondenti coste sul continente americano.

Il lanciatore rockot

Ma quale è il ruolo dei venti, in tutto questo?

Parlando di gravità, il rischio è che si pensi che le correnti oceaniche siano prodotte dallo scivolamento delle acque sul fondale a causa della gravità, un po’ come l’acqua in un acquedotto.

In realtà, sono i venti a mettere in modo le correnti oceaniche: il loro effetto si trascina, strato dopo strato, fino a profondità di diverse centinaia di metri. I movimenti sono, tra l’altro, piuttosto complessi: se il vento spira in una certa direzione, a causa dell’intervento di una forza legata alla rotazione della Terra – la cosiddetta forza di Coriolis – la corrente nel suo complesso non viene mossa lungo quella stessa direzione, ma in direzione sostanzialmente perpendicolare. E ovviamente i venti non sono costanti, ma variano con la stagione.

Voglio terminare, però, sottolineando, che GOCE non darà risultati “accademici”, di scienza pura. La sfida, piuttosto, è quella di far sì che i suoi dati siano sfruttati al meglio anche per applicazioni quotidiane.

Mi riferisco, limitandomi alla sola circolazione oceanica, ad attività di base come la navigazione o la pesca, ma anche ad attività legate allo sfruttamento delle risorse naturali o alla difesa delle coste in caso di inquinamento marino: conoscere bene le correnti oceaniche permette di intervenire in modo efficiente in caso di disastri naturali, come per esempio la perdita di petrolio da parte di una nave cisterna. Fenomeni con i quali, purtroppo, dobbiamo fare i conti.

GOCE
GOCE presso Thales Alenia Space Italia a Torino

GOCE è una missione che, come spesso succede con progetti dell’ESA, ha una fortissima partecipazione italiana. Il responsabile industriale è infatti l’industria franco-italiana Thales Alenia Space. Qual è stato il suo contributo alla missione?

Thales Alenia Space è la responsabile industriale di GOCE sin dal progetto, passando attraverso le varie fasi di costruzione, fino alla integrazione e alle fasi di test. Fra i tanti contributi ricordiamo gli strumenti del satellite, i gradiometri, cioè i misuratori della gravità terrestre; il sistema di compensazione degli effetti dell’attrito atmosferico, il simulatore di missione, i ricevitori GPS – non sono quelli commerciali ma una versione più sofisticata, e i computer di bordo. Thales ha infine coordinato il lavoro delle numerose industrie europee collegate al programma, come per esempio la EADS Astrium tedesca, che ha fornito il modulo di servizio.

Le interviste

Dal maggio 2000, con cadenza settimanale, RAI NEWS 24 - canale televisivo digitale della RAI dedicato all'aggiornamento in tempo reale - riserva all'ESA uno spazio di approfondimento di 5 minuti: un'intervista su una notizia di attualità legata alle attività nello spazio.

I servizi vengono ritrasmessi ulteriormente su RAI International e RAI 3. Si va dagli approfondimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, alle scoperte scientifiche dei satelliti dedicati all'astronomia, alle applicazioni concrete legate alle osservazioni della Terra dallo spazio.

I giornalisti della Rai, Lorenzo di Las Plassas, Stefano Masi, Marco Dedola si alternano nel discutere con il giornalista scientifico che collabora con l'ESA, Stefano Sandrelli, per dare un'idea dell'argomento e per approfondirne un aspetto, in modo che, leggendo di seguito le interviste relative a uno stesso settore se ne abbia uno spaccato sempre più ampio, venendo a conoscenza di cose sempre nuove.

Per ulteriori informazioni, rivolgersi a: Dieter.Isakeit@esa.int.

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