Analisi globale della copertura nuvolosa nel periodo 2000-2017 mediante il satellite Terra

The purpose of this thesis is to analyze through satellites data the cloud frequency at global scale and to assess at urban scale if the obstruction at the field of view of the satellite is more frequent with respect of the neighbouring areas, difference that could be caused by the aerosol presence. This study was made for the 2000-2017 period using the MODIS MOD10A1 product of the Terra satellite. A global analysis was performed aimed at evaluating the factors that affect the cloudiness in the different regions of the planet. To perform the local scale analysis 50 cities were chosen. The results show that at global scale the latitude is the main factor that influence the cloudiness. Equatorial regions are the one with higher cloudiness frequency, while the lower values are found at the tropics. At urban scale was found that the cloudiness depends on atmospheric circulation and on the presence of mountains. For the cities where was possible to erase the mountains, using a Digital Elevation Model, the difference between cloud frequency over the urban area and the neighbouring area was performed. The result is that 72% of the cities present an higher cloudiness over urban areas. For the Nile delta region was found that in autumn these additional obstructions have a higher cloud top temperature with respect of the obstruction found in the neighbouring area, probably due to the aerosol presence. However during the other season the additional obstructions were related to other factors, such as sand dust and evapotraspiration. Other phenomena that may affect this analysis were found in New Delhi, where the fog, considered as obstruction by the satellite, is only present outside the city because of the “heat island effect”, that dissipate the fog inside the city. For this reason, it is not possible to attribute to the aerosol the differences found in the analysis, but every city has to be analyze in detail in order to be sure.

Lo scopo di questa tesi è di analizzare attraverso dati satellitari la frequenza di nuvolosità a scala globale e di valutare se a scala urbana l'ostruzione al campo visivo del satellite, che in assenza di fenomeni antropici dovrebbe essere causata esclusivamente da fenomeni naturali, è più frequente rispetto alle aree limitrofe, differenza che potrebbe essere associata alla presenza di aerosol. Lo studio è stato svolto per il periodo 2000-2017 utilizzando il prodotto MOD10A1 del satellite Terra. E’ stata effettuata un’analisi a scala continentale per valutare i fattori che determinano la distribuzione spaziale delle frequenze di nuvolosità nelle varie regioni. A scala locale sono state scelte 50 città tra le più popolose al mondo ed è stata effettuata una differenza tra la nuvolosità sopra l'area urbana e nelle zone limitrofe. I risultati dimostrano che a scala continentale la frequenza di nuvolosità è influenzata prevalentemente dalla latitudine a cui si trova il continente. Le regioni intorno all’equatore risultano essere caratterizzate dalle frequenze di nuvolosità più elevate, i tropici dalle frequenze più basse e i circoli polari da frequenze intermedie. A scala urbana si è notato come la nuvolosità dipenda dalla circolazione atmosferica e dalla presenza di rilievi. Dove è stato possibile eliminare la presenza di rilievi è stata effettuata la differenza di nuvolosità tra l'area urbana e i dintorni. Il risultato è che per il 72\% delle città analizzate l’ostruzione sulle città risulti maggiore rispetto alle zone limitrofe. Per la regione del Delta del Nilo è stato verificato che queste ostruzioni aggiuntive nella stagione autunnale sono caratterizzate da una temperatura sommitale più elevata rispetto alle ostruzioni nell'area desertica limitrofa, ovvero probabilmente dovute alla presenza di aerosol. Negli altri mesi è stato osservato però che le ostruzioni aggiuntive sono dovute alla presenza di altri fattori, come l'evapotraspirazione e le tempeste di sabbia, le quali vengono valutate dal satellite come ostruzione solo sopra la zona a sfondo verde. Analizzando la città di New Delhi è stato notato come le nebbie vengano diradate dal calore sopra le città, causando un aumento delle ostruzioni all'esterno dell'area urbana. I fattori che entrano in gioco nel determinare la nuvolosità di una regione sono quindi molteplici, per questo motivo non è possibile attribuire con certezza la differenza di frequenza di nuvolosità riscontrata in questa analisi alla presenza di aerosol. Per poterne essere certi occorre analizzare in dettaglio ogni singola città.