Ecco come vengono osservati i vulcani dallo spazio

Un “open tool” basato su dati satellitari e Google Earth per lo studio dell’attività vulcanica a scala globale
di Nicola Genzano, Francesco Marchese e Marco Neri
tratto da ingvvulcani.com

Alzando lo sguardo in una bella giornata di sole vediamo un cielo limpido e azzurro. Mai potremmo immaginare, però, che in quello stesso cielo viaggiano numerosissimi, sofisticati satelliti artificiali invisibili ad occhio nudo, lanciati in orbita per i più svariati usi e motivi. Questi satelliti sono in grado di fornire una grande quantità di dati, che vengono  poi utilizzati usualmente da tutti noi, anche se non sempre ce ne rendiamo conto.

I satelliti Sentinel, del Programma Europeo di Osservazione della Terra Copernicus, forniscono un’enorme mole di dati geospaziali resi disponibili in modo aperto e gratuito, utilizzabili per una vastissima gamma di applicazioni che vanno dal monitoraggio ambientale al controllo del territorio, dallo studio dei rischi naturali alla sicurezza civile. In particolare, i satelliti Sentinel 2A/2B attraverso il sensore MSI (MultiSpectral Instrument) che fornisce dati in banda ottica ad alta risoluzione spaziale (fino a 20 m nelle bande dell’infrarosso), stanno assumendo un ruolo chiave nello studio dell’attività vulcanica. Allo stesso tempo, si stanno sviluppando piattaforme informatiche in grado di garantire l’accesso semplice, sistematico e continuo, a queste grosse moli di dati anche abilitando soluzioni di “cloud computing”, cioè una sorta di elaborazione dati realizzata direttamente nella rete internet, per facilitarel’impiego di questi strumenti in maniera operativa e gratuita.

Sistemi in grado di “intercettare” una grande disponibilità di dati e di risorse e di trasformarle in “informazioni” utilizzabili da tutti gli utenti rappresentano un valore aggiunto ed un’opportunità unica nell’ambito del monitoraggio dell’attività vulcanica, anche a supporto dei sistemi tradizionali di sorveglianza.

In tale contesto è stato appena proposto l’applicativo NHI (Normalized Hotpsot Index), basato su un algoritmo originale recentemente pubblicato sulla rivista internazionale Remote Sensing (Marchese et al., 2019). Questa App sfrutta la densità degli archivi e le elevate capacità computazionali offerte da Google Earth Engine per analizzare e mappare le anomalie termiche vulcaniche a scala globale, integrando i dati satellitari Sentinel 2 e Landsat 8 (della missione americana NASA/USGS), con elevata accuratezza e bassi tempi di elaborazione. La semplice interfaccia grafica garantisce, inoltre, un utilizzo user-friendly dell’applicativo, che può essere usato sia da esperti del settore sia da semplici appassionati di vulcanologia.

L’applicativo NHI, disponibile online senza alcuna autenticazione all’indirizzo web https://nicogenzano.users.earthengine.app/view/nhi-tool, consente di selezionare, a partire da una lista di più di 1400 vulcani attivi, l’area e  il periodo di interesse e l’estensione della regione da investigare (rappresentata da un cerchio di raggio variabile intorno al cratere principale). L’applicazione genera, entro pochi secondi, grafici delle variazioni temporali dell’attività vulcanica e mappe tematiche con indicazione della localizzazione e dell’intensità delle anomalie termiche vulcaniche rilevate. Gli utenti possono, quindi, visualizzare i risultati direttamente su Google Map o su un’immagine in falsi colori della scena satellitare selezionata.

Un esempio è mostrato nella Figura 1, in cui l’’analisi dell’immagine Sentinel 2 del 14 aprile 2020 evidenzia la presenza di anomalie termiche a medio-bassa (pixel gialli) e medio-alta (pixel rossi/viola) intensità sui crateri sommitali dell’Etna. A sinistra sono mostrati i grafici generati in automatico dall’applicativo, in riferimento al periodo temporale analizzato (nel caso specifico gennaio 2017-aprile 2020). Nei grafici è riportato sia il numero di “hotspot pixels” identificati, sia la misura della radianza totale nelle due bande spettrali analizzate. L’esempio di Figura 1 mostra un picco di attività eruttiva il 18-19 marzo 2017, determinato dal flusso lavico mappato nell’immagine mostrata in basso.

Figura 1 – Screenshot dell’applicativo NHI utilizzato per analizzare la recente attività vulcanica dell’Etna; in alto, mappa di anomalie termiche dal dato Sentinel 2 MSI del 14 aprile 2020; in basso, mappa di anomalie termiche dal dato Landsat 8 OLI del 18 marzo 2017.

Un altro esempio è relativo al vulcano Shishaldin (Alaska), in riferimento alla recente attività… L’ARTICOLO CONTINUA QUI