La Troposfera a Microonde

Monitoraggio continuo del cielo alla frequenza di 11.2 GHz

Località: Senigallia (AN) – Italia – 43.733956 N, 13.1816613 E


Il grafico, che si aggiorna automaticamente ogni 5 minuti, rappresenta la temperatura di brillanza del cielo allo zenit (radiazione dell’atmosfera) misurata dal radiometro a microonde RALtropo.

Lo strumento (radiometro a commutazione termo-stabilizzato) opera alla frequenza di 11.2 GHz con una banda passante di 50 MHz, è equipaggiato con un’antenna horn tronco-piramidale (19 dB di guadagno, ampiezza del fascio di ricezione 17.6 gradi) orientata verso lo zenit e utilizza una procedura automatica di calibrazione per rappresentare il valore medio della temperatura di brillanza Tb del cielo (in kelvin). Sono misurate anche la temperatura dell’aria Ta ad un’altezza di circa 9 metri dal terreno e la temperatura interna del radiometro Tint. Il sistema funziona continuamente e visualizza l’andanento delle misure nell’arco di 24 ore. La connessione alla rete internet consente di aggiornare periodicamente il grafico in questa pagina e di scaricare i dati registrati. Tecniche di riconnessione automatica sono state implementate per garantire continuità nelle misure anche quando si verificano interruzioni della tensione di alimentazione o criticità nella rete internet.

La linea orizzontale di colore verde sul grafico rappresenta una soglia della temperatura di brillanza del cielo (impostata a 85 K) corrispondente ad una elevata probabilità di pioggia: quando la temperatura di brillanza misurata supera questo valore, la spia indicata con Threshold Alarm diventa di colore rosso. Un algoritmo appositamente sviluppato collega la misura della temperatura di brillanza del cielo con l’intensità della precipitazione piovosa (R) espressa in [mm/h] di acqua (misura pluviometrica). Quando il cielo è sereno e asciutto (atmosfera chiara), lo strumento misura valori minimi della temperatura di brillanza (inferiori a 20 K), prossimi alla temperatura del fondo cosmico a microonde (CMB), mentre quando sono presenti formazioni nuvolose ricche di acqua liquida si registrano valori prossimi a qualche decina di K che aumentano velocemente oltre 85 K in caso di pioggia. La risposta dello strumento è proporzionale al contenuto colonnare di acqua liquida “vista” dall’antenna.

RALtropo: misura della temperatura di brillanza a microonde dell'atmosfera
Radiometro a microonde RALtropo ad elevata sensibilità e stabilità.
Un esempio interessante di applicazione: monitoraggio continuo del territorio per il controllo delle inondazioni
Evento di piena del fiume MISA (Senigallia - AN), con rischio esondazione, avvenuto il 23 marzo 2016.
Evento di piena del fiume MISA (Senigallia – AN, 23.03.2016), con rischio esondazione.

La misura della temperatura di brillanza del cielo allo zenit evidenzia una pioggia abbondante e continua, iniziata il 22.03.2016 e durata circa 24 ore, che ha interessato tutto il bacino fluviale. Data la limitata lunghezza del corso d’acqua (circa 48 km), è elevata la probabilità che si verifichino piogge intense che interessano contemporaneamente l’intero percorso. Se c’è mare mosso alla foce del fiume (Senigallia), con vento forte e persistente verso terra (scarsa ricezione delle acque fluviali da parte del mare), è probabile un evento di piena e, al limite, un’esondazione.