Copernicus: cosa sono e come funzionano i “Thematic Hubs”

Manuel Ernst / UFA-Filmteam for NASA

Polar View è un’organizzazione che ha sede in Canada e che utilizza i dati di Copernicus, quasi in tempo reale, per assistere la navigazione delle imbarcazioni tra i fiordi del polo Nord. “Gli iceberg che scendono dai fiordi sono pericolosi per le navi” ha spiegato David Arthurs, direttore generale di Polar View, a un incontro organizzato dall’Arctic Thematic Hub. I dati vengono utilizzati dall’organizzazione canadese per individuare la formazione degli iceberg, anticipare i loro spostamenti e assistere le imbarcazioni durante il loro tragitto, siano esse commerciali, turistiche o missioni scientifiche.

Questa è solo una delle innumerevoli reali applicazioni che può avere il sistema di monitoraggio Copernicus, il programma di osservazione della Terra dell’Unione Europea, che di recente ha aggiunto alla sua offerta una nuova categoria di servizi volti ad affrontare le sfide epocali con cui la nostra società deve misurarsi.

Nel novembre 2023 la Commissione Europea ha lanciato infatti un’iniziativa per facilitare l’accesso ai dati di Copernicus. Si tratta appunto dei Thematic Hubs, delle piattaforme tematiche che raccolgono e organizzano i dati attorno a quattro distinte tematiche di interesse: salute, coste, energia e Artico. Poco dopo se n’è aggiunta una quinta, il patrimonio culturale, e ora si sta lavorando allo sviluppo di altre due: la biodiversità e l’acqua.

Che cos’è Copernicus

Copernicus è un sistema di osservazione del pianeta che si basa sia sui dati raccolti da satelliti sia da sensori e stazioni di monitoraggio in situ, a terra e in mare. La costellazione di satelliti dedicati al sistema Copernicus è quella della famiglia Sentinel: nel 2014 è stato lanciato in orbita il primo satellite, Sentinel-1A. Oggi di operativi se ne contano 8 ed entro il 2030 si punta ad arrivare a 20. Alla rete dei Sentinel si aggiungono anche altri satelliti commerciali e pubblici che contribuiscono a diverse missioni spaziali cui prende parte Copernicus.

La generazione di immagini dallo spazio e di valori riguardanti moltissimi parametri (dalla temperatura delle acque alla qualità dell’aria) è però solo il primo segmento della filiera: i dati, satellitari e in situ, vengono poi elaborati, analizzati, archiviati e resi disponibili a chiunque sia interessato a utilizzarli, e che abbia le competenze necessarie per farlo.

Come e da chi vengono usati i dati

Tutti questi dati vengono organizzati in sei macrocategorie distinte, o servizi (i Copernicus services): atmosfera, mare, terra, cambiamento climatico, sicurezza e emergenze.

I principali utenti dei servizi Copernicus sono le autorità pubbliche, che si appoggiano a quest’abbondante messe di informazioni per sviluppare normative e politiche ambientali, o per prendere decisioni in caso di emergenze quali calamità naturali o crisi umanitarie.

Naturalmente i dati di Copernicus vengono utilizzati dalla comunità dei ricercatori per affinare i modelli climatici, atmosferici, meteorologici, oceanici e per far progredire le conoscenze scientifiche in moltissimi altri ambiti ancora.

Essendo pubbliche e accessibili da chiunque, le informazioni fornite Copernicus vengono anche utilizzate da moltissime categorie di utenti privati, con applicazioni in diversi settori: gestione delle aree urbane, conservazione della biodiversità, pianificazione regionale e locale, agricoltura, silvicoltura, pesca, salute pubblica, protezione civile, pianificazione e costruzione di infrastrutture, trasporti, turismo e moltissimi altri settori ancora. Copernicus è un pilastro portante della società data-driven.

La necessità dei thematic hubs

Sono stati proprio i casi di utilizzo concreti che hanno evidenziato l’esigenza di fornire una nuova modalità di accesso ai dati raccolti dai sei diversi servizi, organizzandoli non più in funzione della loro fonte di provenienza, ma in relazione alle sfide che siamo chiamati ad affrontare.

Le coste per esempio meritano un faro costantemente acceso, per monitorare l’aumento del livello del mare nel tempo, le conseguenze di eventi atmosferici estremi che possono provocare alluvioni che impattano tanto i servizi urbani quanto la produzione agricola del suolo.

La tutela delle coste è una sfida interdisciplinare, che necessita del supporto dei dati provenienti dal Copernicus Marine Service (CMS), Copernicus Land Monitoring Service (CLMS), Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS), Copernicus Climate Change Service (C3S) e dal Copernicus Emergency Management Service (CEMS), nonché dal Copernicus Security Service (CSS). È con queste esigenze che si è allora deciso di sviluppare il Coastal Thematic Hub di Copernicus, che permette di accedere più rapidamente a tutti i dati raccolti dai diversi servizi.

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Polar View e l’Arctic Thematic Hub

Un’altra emergenza che la nostra società deve affrontare è quella della fusione dei ghiacci, inclusi quelli artici. Il thematic hub dedicato all’Artico riunisce allora i dati provenienti da tutti e sei i servizi di Copernicus che riguardano il Polo Nord.

Quello atmosferico per esempio fornisce dati relativi alla meteorologia (ventosità e precipitazioni) e alle emissioni (inquinamento atmosferico). Il servizio marino fornisce dati sulle caratteristiche fisiche dell’oceano, come la temperatura dell’acqua, la salinità o l’ondosità, ma anche dati relativi alla biodiversità marina o la composizione chimica delle acque (per esempio il loro pH). Il servizio terrestre raccoglie dati relativi alla copertura vegetale, all’umidità del suolo, alla temperatura. Il servizio climatico fornisce indicazioni di lungo periodo, evidenziando le anomalie e delineando le proiezioni future.

Tutti questi dati possono venire combinati e elaborati dalle piattaforme disponibili sull’Hub per restituire informazioni di interesse. Tra queste c’è la formazione e la frattura dei ghiacci marini.

Gli iceberg per esempio rilasciano lentamente acqua dolce nel mare e la loro presenza può venire anticipata da un abbassamento della salinità nel fiordo, ha spiegato Arthurs: “abbiamo algoritmi che ingeriscono dati di Copernicus e sfornano risultati. Con i dati di ventosità, temperatura e altri parametri ancora, l’algoritmo riesce a dirti quanto velocemente si forma il ghiaccio”. Inoltre è possibile anticipare i movimenti degli iceberg grazie ai drift models, ovvero modelli che ne predicono il comportamento e la traiettoria di spostamento sulla base delle informazioni al contorno.

Polar View supporta centinaia di navi, incluse quelle da pesca, non solo nel Artico, ma che attraversano anche l’Atlantico. Arthurs ha sottolineato che sono sempre di più le navi turistiche che si avventurano nell’Artico, mano a mano che i ghiacci si ritirano.

La disponibilità di dati è immensa e la velocità con cui possono essere utilizzati sta rapidamente aumentando. “Alle navi piace sapere dove si sposta l’iceberg, vorrebbero risposte immediate, ma a volte devono attendere qualche ora, perché le immagini da satellite ci arrivano ogni qualche ora. Probabilmente però stiamo andando verso un’era di dati disponibili quasi in tempo reale”.