FISICA PER IL SISTEMA TERRA E PER IL MEZZO CIRCUMTERRESTRE
L’area di fisica per il sistema terra e per il mezzo circumterrestre si focalizza alla definizione e al perfezionamento di metodologie fisiche e fisico-matematiche per lo studio della Terra fluida con particolare attenzione a migliorare la comprensione del ciclo dell’acqua, ai bilanci energetici del nostro pianeta e alla risposta del sistema Terra ai cambiamenti climatici. Il gruppo lavora specificatamente al miglioramento della modellizzazione di nubi e precipitazioni che rimane uno dei maggiori ostacoli per migliorare le previsioni a breve e lungo termine in modelli di circolazione globale e in modelli di previsione numerica. Il nostro approccio e’ basato sull’uso sinergistico di osservazioni con strumenti di telerilevamento da terra e da spazio, sulla costruzione di nuovi sensori e sullo sviluppo di tecniche di inversione per la caratterizzazione fisica delle nubi e la stima delle precipitazioni.
I metodi di ricerca includono l’uso di misure da terra, areo o da spazio acquisite durante campagne di misura e in osservatori internazionali (e.g. https://gpm.nasa.gov/science/ground-validation/field-campaigns, https://www.arm.gov/, http://www.cloud-net.org/ ) e da missioni ESA, NASA e JAXA focalizzate allo studio delle nubi e delle precipitazioni (e.g. dalla missione NASA-JAXA Global Precipitation Measuring mission, https://www.nasa.gov/mission_pages/GPM/main/index.html e dalla missione ESA-JAXA EarthCARE, https://earth.esa.int/web/guest/missions/esa-future-missions/earthcare). Grazie allo sviluppo di modelli di scattering elettromagnetico e trasferimento radiativo i dati strumentali possono venire convertiti in proprieta’ fisiche delle nubi e delle precipitazioni. Il gruppo conduce anche studi sui modelli numerici e sulle simulazioni climatiche (quali ad esempio quelle condotte nella preparazione dei resoconti dell’IPCC).
Grazie alla propria esperienza, il gruppo attrae fondi a livello Europeo e Internazionale da una vasta gamma di agenzie di ricerca. Esempi di progetti in corso: RainCast (https://eo4society.esa.int/projects/raincast-scientific-evaluation-of-future-atmospheric-mission-concepts-to-monitor-precipitation/) finanziato dall’ESA, Ice Processes in Antarctica (https://asr.science.energy.gov/projects/10989) finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e GRaCE (https://ceoi.ac.uk/technologies/radar-sar/radar/) finanziato dal CEOI (centre for Earth Observation and Instrumentation) del Regno Unito. Membri del gruppo fanno parte di Science Teams della NASA e dell’ESA (NASA-JAXA GPM Science Team e Mission Advisory Boards della missione EarthCARE) and di Centri di Ricerca Internazionali (UK-NCEO).
La nostra ricerca copre le seguenti aree tematiche (fra parentesi i nomi degli accademici coinvolti in ciascun tema):
- Progettazione di missioni spaziali con radar atmosferici per il monitoraggio dei venti, la caratterizzazione microfisica delle nubi e la stima di precipitazioni (Battaglia). Questo comprende lo sviluppo di simulatori, studi di fattibilita’, design di mission
- Telerilevamento di nubi e precipitazioni (Battaglia). Tramite l’acquisizione di misure, lo sviluppo di tecniche di inversione e il miglioramento degli algoritmi che dal segnale strumentale consentono di risalire a quantita’ fisiche sviluppiamo climatologie di neve e pioggia, investighiamo eventi estremi e caraterizziamo la microfisica delle nubi.
- Design dei sensori di terra di prossima generazione per il telerilevamento di nubi e precipitazioni (Battaglia). Esempi di strumenti e tecniche sviluppate: radar a multi-frequenza; radars in banda G, radiometri passive polarimetrici e multi-frequenza, radar Doppler e polarimetrici.
- Valutazione di modelli climatici e di modelli di previsione (Battaglia, von von Hardenberg)
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Precipitazione media annuale per il periodo 2000-2020 derivata dal prodotto IMERG della NASA ad una risoluzione di 0.1˚ x 0.1˚
