Sviluppo di un algoritmo per la stima della precipitazione nevosa nelle microonde ad alta frequenza da satellite

1. INTRODUZIONE La Terra ha una precipitazione annuale media di circa 690 mm di cui la precipitazione nevosa (snowfall) rappresenta circa il 5%. Quest’ultima rappresenta dunque un’importante componente della precipitazione globale soprattutto alle medio - alte latitudini dove, al di sopra dei 60-70 gradi, domina di fatto sulla precipitazione solida [es. si veda Worley et al. 2005]. Ne consegue che l’identificazione della precipitazione nevosa da satellite è di notevole interesse sia per ottenere stime accurate della precipitazione su scala globale che per coprire aree remote generalmente non strumentate con nivometri al suolo. Nell’ultimo decennio sono stati sviluppati algoritmi nelle microonde passive (PMW) per identificare e stimare le aree precipitanti, sia su mare che su terra, ma essi individuano principalmente la pioggia [es. Ferraro et al. 1998; Bennartz et al. 2002; Skofronick-Jackson et al. 2003; Laviola and Levizzani 2008a; per una trattazione generale ed esaustiva si veda Levizzani et al. 2007]. Tali algoritmi si fondano su due differenti approcci: lo scattering e l’assorbimento della radiazione da parte delle idrometeore precipitanti. I primi sfruttano le proprietà di diffusione nei canali finestra della radiazione da parte dei cristalli di ghiaccio presenti al top della nube, creando un effetto di raffreddamento nel campo di vista (FOV) del satellite. I secondi basati sull’assorbimento, invece, derivano i parametri atmosferici dall’emissione termica delle idrometeore in prossimità di forti bande di assorbimento. Sebbene la neve sia di notevole importanza, non è stato ancora sviluppato un appropriato algoritmo per la sua identificazione per due motivi fondamentali: 1. le idrometeore di ghiaccio sono indistinguibili dalle gocce di acqua liquida se si utilizzano lunghezze d'onda nel visibile e nell'infrarosso, mentre per lunghezze d'onda nelle microonde il segnale della neve per frequenze inferiori a 90 GHz è molto debole. Questo fa pensare che le frequenze superiori a 100 GHz, siano le maggiori candidate per il retrieval della neve. Oggigiorno ciò è possibile mediante l'Advanced Microwave Sounding Units-B (AMSU-B), un radiometro multispettrale alle microonde a bordo dei satelliti della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e dei satelliti EUMETSAT Polar System (EPS); 2. le proprietà radiative dei fiocchi di neve e dei cristalli di ghiaccio sono molto più complesse rispetto a quelle delle gocce d'acqua liquida a causa della loro non sfericità. Inoltre, l'emissione termica del vapor d'acqua e delle nubi d'acqua liquida mascherano lo scattering della neve, riducendo il segnale della precipitazione nevosa [Liu and Curry 1998]. 1