Per l’Organizzazione Meteorologica Mondiale la mancanza di misurazioni dirette del vento, soprattutto nell’emisfero sud del mondo, è una lacuna importante nell’intero sistema delle osservazioni che portano alla comprensione del clima e alle corrette previsioni del tempo. Per questa ragione si è detta felicissima del recente lancio di un pionieristico e sofisticato satellite, chiamato Aeolus (Eolo), che misurerà dallo spazio i venti che soffiano su tutta la Terra. 

Il vento altro non è che il movimento di una massa d’aria atmosferica che si sposta da una zona di alta pressione (la zona anticiclonica) a un’area con bassa pressione (zona ciclonica). Proprio la differenza di pressione atmosferica tra le due zone spinge l’aria da una all’altra generando il vento. Sembra elementare ma la descrizione di questo fenomeno e la sua misurazione sono tutt’altro che facili. Anzitutto perché la Terra gira e noi con lei, poi perché la temperatura è ben diversa all’equatore e ai poli, inoltre perché per effetti troppo difficili da spiegare in questa sede i flussi d’aria non si muovono su una linea diretta da un punto all’altro ma subiscono deviazioni. Infine a basse quote l’attrito con la superficie terrestre può modificare la direzione del vento, la cui intensità aumenta anche con la quota. Insomma la circolazione dei venti è molto complicata. 

Sulla terra la direzione del vento è presto individuata osservando da che parte soffia. Basta una bandierina o una manichetta a vento come quelle in prossimità degli aeroporti. La velocità, invece, si misura con la dovuta precisione con gli anemometri che, con le loro eliche, sembrano delle piccole girandole. Esistono anche altri mezzi di misura più sofisticati. Per esempio per i venti in quota si possono usare le radiosonde, oppure è anche possibile dedurre la velocità del vento con le immagini registrate dai satelliti geostazionari, che vedono quanto ci mette una nuvola a spostarsi da un punto all’altro. 

La velocità del vento, o la sua intensità se volete, è un dato importante quando siamo in presenza di cicloni e tempeste. Conoscendola ci si può preparare e limitare i danni. Ma perché vi è tanto entusiasmo per il riuscito lancio del satellite Aeolus? Perché i suoi dati, in prospettiva, ci permetteranno di portare grandi miglioramenti alle previsioni meteorologiche e ai modelli climatici. La missione è la quinta del programma scientifico «Earth explorers» promosso dall’Agenzia spaziale Europea (ESA). Ci si aspetta che possa durare almeno tre anni, ma si spera di più. 

Facendo ogni giorno 16 volte il giro della Terra, su un’orbita polare a 320 km dal suolo, Aeolus si collegherà ogni tre ore con le stazioni di terra di Kiruna, in Svezia, della Norvegia, delle Svalbard, e anche con la stazione antartica Troll. Da lì si smisteranno i dati ai vari centri di controllo e tecnici di parecchie nazioni europee, per essere processati. Per la mappatura di tutto il globo il satellite impiegherà una settimana. Aeolus sta attraversando una fase di collaudo che durerà fino a gennaio 2019, ma i primi dati ricevuti dimostrano già che sta funzionando bene e hanno entusiasmato gli specialisti del settore. 

Il satellite fornirà ai ricercatori le informazioni necessarie per svelare meglio le interazioni tra vento, pressione atmosferica, temperatura e umidità dell’aria. Lo farà con uno strumento tra i più sofisticati mai inviati nello spazio. Se, parlando di venti, gli scienziati non si sono sforzati troppo a trovare un nome al satellite, che hanno battezzato Aeolus, cioè Eolo, il Dio dei venti della mitologia greca e latina, per lo strumento rivoluzionario che porta con sé sono stati brillanti. L’hanno chiamato Aladin. Come il famoso Aladino che strofinando la lampada riusciva a far apparire il genio, gli scienziati da questo strumento si aspettano grandi cose e grandi sorprese. 

Aladin è in verità l’acronimo di una dicitura inglese molto più complicata: Atmospheric LAser Doppler INstrument. È un lidar (Light Detection And Ranging), cioè un radar che invia impulsi luminosi anziché radio, e nella fattispecie invia raggi laser nelle frequenze dell’ultravioletto, con il più potente trasmettitore mai costruito per un’applicazione spaziale. È stato preparato in Italia, come di fattura italiana è il razzo Vega che ha portato in orbita il satellite. Serve una breve spiegazione tecnica, forse un poco difficile, ma utile per capire cosa fa Aladin. Un lidar è uno strumento molto conosciuto nel telerilevamento che, nelle misurazioni di Aladin, sfrutta un fenomeno fisico chiamato effetto Doppler. L’effetto Doppler è la variazione apparente di frequenza delle onde emesse da una sorgente in moto rispetto a un osservatore. La frequenza aumenta se la sorgente delle onde e l’osservatore si avvicinano e diminuisce quando si allontanano. L’esempio classico è quello delle onde sonore emesse dalla sirena di un’ambulanza il cui suono, pur restando sempre identico, ci sembra cambiare quando la fonte si avvicina a noi e poi si allontana. Aladin è munito di una sorgente laser, di un telescopio e di un ricevitore molto sensibile. Il sistema laser emette impulsi di luce ultravioletta nell’atmosfera, questi raggi incontrano tutti gli aerosol, le particelle di polvere e le goccioline d’acqua presenti nell’aria e vengono riflessi. Il telescopio raccoglie questa luce retro diffusa. Il ricevitore analizza lo spostamento Doppler del segnale per determinare la velocità del vento alle varie altitudini sotto il satellite. 

Si conta di poter effettuare misurazioni accurate sui primi 30 km a partire dal suolo. Si profileranno i venti di tutto il globo. La missione farà luce sul modo con il quale i venti influenzano gli scambi di calore e d’umidità tra la superficie della Terra e la sua atmosfera, fattore essenziale per capire i cambiamenti climatici. Va da sé che parallelamente al contributo scientifico vi sarà un vantaggio anche nel possibile miglioramento della precisione delle previsioni del tempo, importanti per pianificare le nostre giornate, ma soprattutto vitali per numerose attività commerciali legate all’industria, all’agricoltura, alla pesca e ai trasporti, senza dimenticare la prevenzione delle catastrofi naturali.

I dati forniti da Aeolus alimenteranno i modelli matematici che in questi ultimi anni hanno già subito un’importante evoluzione. Non da ultimo vi è la speranza di migliorare anche i modelli della qualità dell’aria con il controllo delle polveri e di altri elementi nocivi alla nostra salute.