Analysis of aircraft cirrus clouds spectral measurements

In questa tesi vengono descritte le proprietà dell’atmosfera terrestre nel lontano infrarosso (FIR) e il loro impatto climatico. Negli ultimi anni sempre più attenzione è stata posta nella ricerca in questo campo e sono stati sviluppati strumenti e metodi di analisi innovativi, come dimostrato dalla nascita della missione Far-infrared-Outgoing-Radiation Understanding and Monitoring (FORUM) che propone il lancio di un satellite attrezzato con strumenti FIR. Quasi il 45% dell’energia emessa dal pianeta è portata da onde nel FIR, attraverso il meccanismo del trasferimento radiativo: poichè l’atmosfera è per lo più trasparente alla luce visibile proveniente dal Sole, ma non alla radazione infrarossa proveniente dalla superficie del pianeta, l’emissione netta nello spazio è rallentata. Il trasferimento dell’energia in atmosfera dipende, oltre che da variabili termodamiche, dalla lunghezza d’onda considerata, per via dell’elevata complessità dello spettro atmosferico: essendo generato dalla sovrapposizione degli spettri di numerose molecole differenti, è caratterizzato da bande di assorbimento, piuttosto che singole linee, chiamate bande rotazionali, vibrazionali o roto-vibrazionali. Grazie a questa complessità, un singolo spettro può dare informazioni relative a varie altitudini e proprietà. Un progetto di Maestri et al. (2019) mostra come sia possibile classificare con una routine automatica i casi di cielo sereno e nuvoloso, attraverso un algoritmo di machine learning basato sul confronto tra spettri infrarossi. I risultati migliori sono ottenuti utilizzando una combinazione di numeri d’onda nel FIR e nel MIR, evidenziando così l’utilità della componente FIR nell’intero processo. La percentuale delle classificazioni corrette è del 98%, un miglioramento notevole rispetto a progetti precedenti dello stesso tipo. Una migliore identificazione e classificazione delle condizioni del cielo consente inoltre di ricavare numerosi parametri geofisici in maniera più accurata.