Esplorare i ghiacciai con i raggi radar

Tuttavia, i ricercatori non sono interessati solo allo scioglimento dei ghiacciai. Stanno sviluppando nuovi metodi per misurare lo spessore del manto nevoso direttamente con il radar. Al momento si tratta di un lavoro prevalentemente manuale: il metodo più affidabile per determinare lo spessore della neve consiste nel recarsi sul ghiacciaio e infilare una lunga sonda nella neve. Non si tratta di un'operazione priva di pericoli, poiché il flusso di ghiaccio qui è caratterizzato da numerosi crepacci.

Migliorare il telerilevamento

Irena Hajnsek ed Esther Mas i Sanz sono in piedi dietro Marcel ?tefko nella sala di controllo improvvisata. Si è seduto al tavolo e ha avviato il suo portatile. Vuole verificare se i dati in arrivo sono utilizzabili. Con le dita ancora rigide, digita alcuni comandi e richiama un'immagine che assomiglia a un'ecografia medica.

Sullo schermo sono visibili aree in bianco e nero e aree rumorose con singoli pixel colorati. ?tefko punta il dito su una di queste rughe e spiega: "Questo è un crepaccio, l'area nera è nell'ombra del radar, il bianco riflette fortemente la radiazione, per questo è così luminoso". Le aree grigie indicano che la neve riflette i raggi radar, a seconda delle sue proprietà.

L'origine del progetto radar sullo Jungfraujoch non risiede solo nel tentativo di studiare in dettaglio la criosfera intorno allo Jungfraujoch. Un altro obiettivo è quello di utilizzare i dati raccolti a terra per supportare e migliorare il telerilevamento radar con i satelliti.

Irena Hajnsek ha creato il collegamento al telerilevamento satellitare: Ha partecipato alla progettazione e all'ideazione di diverse missioni radar europee e, prima della sua nomina all'ETH di Zurigo, è stata il coordinatore scientifico della missione TanDEM-X del Centro aerospaziale tedesco (DLR). L'obiettivo di questa missione era creare una mappa topografica ad alta risoluzione dell'intera superficie terrestre utilizzando misure radar. A tal fine, il DLR ha lanciato nello spazio il primo satellite nel 2007 e il secondo tre anni dopo.

I due satelliti gemelli orbitano intorno alla Terra in orbite a spirale. Ciascuno dei due satelliti è dotato di un sistema radar. Gli esperti si riferiscono a questa configurazione come radar bistatico. I ricercatori del DLR hanno generato modelli di elevazione tridimensionali ad alta risoluzione a partire dai dati raccolti.

Sebbene la missione TanDEM-X abbia raggiunto da tempo il suo obiettivo, la missione continua. I due satelliti gemelli sono ancora in orbita intorno alla Terra, tra l'altro per esplorare i cambiamenti nell'uso del suolo come la deforestazione. Ogni undici giorni TanDEM-X sorvola anche la regione della Jungfrau, che è stata aggiunta all'elenco dei "siti di supertest". Le immagini di queste aree vengono scattate regolarmente per diversi anni, al fine di documentare i loro rapidi cambiamenti.

Nel corso degli anni, Hajnsek e i suoi collaboratori hanno sviluppato un sistema radar a terra chiamato KAPRI, che simula sostanzialmente la configurazione radar bistatica di TanDEM-X e fornisce nuovi spunti di riflessione in vista di ulteriori missioni bistatiche.

"Il radar a penetrazione del terreno ci fornisce molti dati su un'area specifica in un tempo molto breve ed è flessibile: potremmo installarlo quasi ovunque. L'unico requisito è che deve trovarsi in un punto elevato", sottolinea l'ETH. Lo svantaggio è che il suo sistema radar copre solo una piccola area, mentre i radar satellitari coprono l'intera terra. "Ma poiché sappiamo esattamente cosa stiamo osservando con i nostri radar, possiamo interpretare i dati raccolti più facilmente e assegnarli con precisione a una superficie specifica. Questo ci aiuta a interpretare meglio i dati raccolti dallo spazio".

Area di test ideale

I tre ricercatori hanno impiegato un'ora buona per installare due radar su due terrazze. Irena Hajnsek è in piedi, ben avvolta in occhiali da ghiacciaio, guanti spessi e stivali invernali di pelle d'agnello, accanto all'unità radar sulla terrazza inferiore; allunga le braccia e gira in cerchio a 60 gradi. "? qui che misuriamo il terreno", spiega.

Da qui la vista spazia su gran parte del ghiacciaio superiore dell'Aletsch fino alla Konkordiaplatz, dove si incontrano quattro bracci del ghiacciaio. La ricerca qui è possibile solo grazie all'eccezionale infrastruttura della Stazione di ricerca alpina. I ricercatori troveranno qui tutto ciò di cui hanno bisogno: un'alimentazione elettrica affidabile da parte delle Ferrovie della Jungfrau, internet wireless, alloggi accoglienti con una cucina completamente attrezzata e una vista senza ostacoli sul ghiacciaio. Inoltre, i ricercatori possono accedere direttamente al ghiacciaio attraverso un tunnel per raccogliere campioni di ghiaccio e neve e installare riflettori angolari - dispositivi di calibrazione per i radar.

"Lo Jungfraujoch è quindi l'ambiente di prova ideale per il nostro progetto e siamo grati di poter utilizzare l'infrastruttura della Stazione di ricerca alpina dello Jungfraujoch", afferma Hajnsek, che si rallegra del fatto che lei e i suoi collaboratori siano così ben supportati.

Radar mobile di penetrazione del terreno

Il sole ha prevalso e le nuvole si sono quasi completamente diradate. Il termometro segna ancora meno dodici gradi Celsius e il vento è gelido. Marcel ?tefko ha smontato una delle antenne a forma di fascio e la trasporta con cura nel magazzino accanto alla sala di controllo. "La regola è che smontiamo le antenne radar 40 minuti prima del tramonto", dice. Il freddo alle dita è garantito, ancora una volta, perché deve togliersi i guanti per allentare le sottili viti di fissaggio.

?tefko e Mas i Sanz resteranno quassù per altri dieci giorni per effettuare ulteriori misurazioni. La campagna di misurazioni primaverile si concluderà a metà marzo. Ne seguirà un'altra in estate. ?tefko ha sviluppato un nuovo sistema che intende ampliare. In questo sistema, uno dei due radar si muove lentamente da destra a sinistra su una guida. In questo modo si simulano i movimenti a pendolo della coppia di satelliti TanDEM-X. Queste deviazioni di distanza influenzano fortemente i segnali radar registrati. Gli specialisti del telerilevamento vogliono scoprire quanto sia grande l'effetto del radar su rotaia.

Durante la campagna di misura di marzo, hanno allestito e testato il sistema più volte. Tuttavia, la neve e il freddo hanno posto ai ricercatori sfide inaspettate: "L'attrezzatura utilizzata non è stata progettata per condizioni così difficili. Abbiamo dovuto adattarla tecnicamente per farla funzionare anche quassù", spiega il post-dottorando. "Stiamo sviluppando costantemente la tecnologia. Il prossimo passo sarà quello di elaborare e analizzare i dati per capire quale direzione prendere per le misurazioni future". I ricercatori dell'ETH continueranno quindi a salire ad altezze ghiacciate per scoprire i segreti della criosfera che attualmente sono al di fuori della portata dei radar.