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Studiare la formazione delle nuvole in Antartide con il nuovo Nefoipsometro Lidar Vaisala CL61

Durante la 37a campagna Antartica Italiana, i ricercatori dell'Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l'Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile (ENEA), appartenente all'Osservatorio Meteo-Climatologico Antartico Italiano (IAMCO), hanno installato un Nefoipsometro Lidar Vaisala CL61 nella Stazione Antartica Mario Zucchelli. IAMCO sta utilizzando il nefoipsometro per studiare le caratteristiche e i meccanismi fisici alla base della formazione delle nuvole per una migliore comprensione della variabilità climatica nell'ambiente polare.

L'obiettivo di questo progetto è quello di espandere la comprensione dei cambiamenti climatici studiando l'atmosfera del continente antartico e le sue variazioni su diverse scale temporali.

Da oltre 30 anni i ricercatori IAMCO gestiscono una rete di stazioni meteorologiche automatiche situate nella Victoria Land e nel settore orientale dell'Altopiano Antartico; stanno inoltre operando il programma di radiosondaggio per la misurazione dei profili verticali atmosferici nelle due stazioni antartiche italiane, Mario Zucchelli e Concordia.

La sfida: ambiente estremo, misure limitate

Per più di un decennio, i ricercatori IAMCO hanno utilizzato vari nefoipsometri e pluviometri per comprendere le caratteristiche e i meccanismi fisici alla base della formazione delle nuvole. Questi fattori alla base della formazione delle nuvole sono poco conosciuti, soprattutto nell'ambiente polare, e studiare le nuvole e le loro proprietà è importante per comprendere il clima e la sua variabilità. Maggiori informazioni e dati sulla formazione delle nuvole, la composizione e le fasi rilevanti migliorerebbero significativamente le capacità di previsione del modello meteorologico sia per scopi operativi che climatici a varie scale temporali.

I satelliti non forniscono un adeguato campionamento temporale a causa degli elevati periodi di rivoluzione dei sensori in orbita. Le campagne di misurazione in situ sono costose, difficili, richiedono molta manutenzione e sono possibili solo quando i ricercatori sono nella stazione. Tutte queste limitazioni sono amplificate nella dura regione antartica dove condizioni meteorologiche estreme, fonti di energia limitate e stazioni aperte solo durante le brevi estati antartiche rendono quasi impossibili le misurazioni strumentali tradizionali del profilo atmosferico.

La soluzione: Nefoipsometro Lidar CL61

L'ENEA ha utilizzato molti strumenti Vaisala in passato, e grazie al loro rapporto di lunga data con il partner locale italiano Vaisala, Eurelettronica Icas, i ricercatori ne hanno apprezzato la qualità, la versatilità e la robustezza. Il nefoipsometro Lidar CL61 è l'ultimo strumento installato. La sua tecnologia combina misure nefoipsometriche standard, come la base delle nuvole e le altezze del soffitto, con nuove capacità di depolarizzazione.

La depolarizzazione consente una precisa differenziazione del tipo di particelle e precipitazioni, consentendo una consapevolezza e una previsione situazionale notevolmente migliorate. Con la sua facile integrazione, la bassa manutenzione e i profili verticali ricchi di dati, il CL61 è uno strumento eccezionale ed economico per migliorare le decisioni e la sicurezza in diverse applicazioni chiave. È adatto per misurazioni continue in situ.

I vantaggi: informazioni critiche per la caratterizzazione delle nuvole

Con il CL61, i ricercatori dell'Osservatorio sono in grado di ottenere le informazioni necessarie per migliorare la comprensione della formazione e della caratterizzazione delle nuvole, discriminando anche la fase delle nuvole stesse. Questo è fondamentale per caratterizzare un'area come Mario Zucchelli che si trova sulla costa del Mare di Ross.

I ricercatori stanno osservando le nuvole in diverse fasi (solide, liquide, miste e super raffreddate) – un processo che in precedenza poteva essere ottenuto solo utilizzando strumenti molto più costosi che sono meno affidabili in questo ambiente difficile.

Installato a dicembre 2021, il nefoipsometro CL61 si è dimostrato immediatamente adatto a questo ambiente estremo, compresi i venti katabatici che hanno superato i 40 m/s. Il nefoipsometro ha continuato a funzionare in modo affidabile, anche dopo la chiusura stagionale della stazione nel febbraio 2022.

I dati del CL61 stanno fornendo ai ricercatori informazioni sulla varietà e la coesistenza delle fasi nelle nuvole. In particolare, per la prima volta stanno rilevando nubi liquide super raffreddate nell'area di Mario Zucchelli attraverso misurazioni in situ con temperature ben al di sotto dei -20°C con bassissima depolarizzazione.

I ricercatori IAMCO stanno rapidamente acquisendo le misurazioni e le intuizioni necessarie per accelerare la loro importante missione di studi climatici con una soluzione accurata e affidabile che fornirà le massime prestazioni per gli anni a venire.

"Il nefoipsometro Vaisala CL61 ha migliorato la nostra ricerca sul clima. Ora, abbiamo in uno strumento la capacità di misurazioni in situ delle nuvole e la differenziazione dettagliata liquido/solido. Possiamo inoltre raccogliere dati anche durante il periodo di chiusura della stazione, rendendo la ricerca più facile, meno costosa e con una manutenzione minima". Paolo Grigioni, Ricercatore, Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l'Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile

Nella foto principale: ceilometro lidar CL61 installato presso la base di Mario Zucchelli. Immagine gentilmente concessa da ©PNRA, National Antarctic Project.

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