Analisi termica satellitare di colate basaltiche attive tramite i sensori MODIS e ALI

Il monitoraggio termico è una branca del telerilevamento, nata circa cinquanta anni fa, che prevede l'uso dei satelliti per individuare e misurare le emissioni termiche. Il monitoraggio termico è applicabile anche in contesti vulcanici, poiché ogni singolo evento eruttivo è caratterizzato dall'emissione di una nutrita quantità di radianza nella regione spettrale dell'infrarosso. L'argomento della tesi consiste nello studio della radianza emessa da colate, di composizione basaltica, attraverso immagini satellitari elaborate dal sensore ALI (Advanced Land Imager) e caratterizzate da pixel con risoluzione spaziale pari a 30 m. Tali immagini sono relative a 10 eruzioni di 5 diversi vulcani, ognuna con differente durata, volume emesso ed estensione della colata. Sulle 46 immagini ALI a disposizione ho sviluppato un algoritmo in grado di individuare esclusivamente i pixel contenenti superfici laviche attive. Questo algoritmo è definibile, secondo Steffke & Harris (2011), ¿ibrido¿ perché combina principi sia spettrali sia spaziali. Grazie all'algoritmo sono riuscito quindi a ricavare, su ognuna delle 46 immagini ALI , la superficie della colata e a suddividerla in una serie di aree, approssimativamente concentriche tra di loro, delimitate da soglie di radianza arbitrarie dei 3 canali. Ho relazionato queste aree, chiamate aree ALI, con la radianza emessa della colata basaltica e misurata dal sensore MODIS (risoluzione spaziale 1 Km). I risultati conseguiti evidenziano una correlazione radianza/area alta (> 0,9) per tutte le soglie di radianza dei canali B10 e B9 e fino alla 60 W m&#8722;2 sr&#8722;1 µm&#8722;1 nel canale B8, con perdita progressiva di correlazione, per soglie oltre a tale valore. Con le aree ALI, ognuna con una propria temperatura integrata, sono riuscito anche a calcolare una serie di flussi termici applicando la Legge di Stefan-Boltzmann. Per la precisione ho calcolato questo flusso radiante, in tutte le immagine ALI , per ogni soglia di radianza dei tre canali (VRPali&#955;i). Incrociando i VRPali&#955;i con i VRP calcolati da MIROVA (VRPmirova), attraverso i dati MODIS, ho osservato per prima cosa che la correlazione tra queste due variabili presenta un andamento analogo a quello tra la radianza emessa e l'area. Dai coefficienti angolari ho notato inoltre che il flusso termico calcolato da MIROVA coincide con quello emesso da un'area della colata delimitata dalle soglie 60 W m&#8722;2 sr&#8722;1 µm&#8722;1 del canale B9 e 50 W m&#8722;2 sr&#8722;1 µm&#8722;1 del canale B8. Entrambe le soglie delimitano un'area con temperatura compresa tra 550 °K e 1000 °K. Il range di temperatura ottenuto può considerarsi ottimo in quanto, secondo Wooster et al. (2003), rientra in quello ottimale (circa 600 - 1500 °K) per calcolare il flusso termico convertendo la radianza a 4 µm misurata dal MODIS. Successivamente ho deciso di calcolare, per ogni immagine ALI, un flusso termico di riferimento chiamato VRPali ed elaborare un indice di attività R. Il VRPali ha mostrato valori coincidenti con il flusso termico calcolato da MIROVA (differenza massima 30 %) confermando l'attendibilità del metodo utilizzato per quantificarlo. L'indice R permette invece di definire un'attività effusiva in diminuzione o nulla (R < 0,35), stazionaria (0,35 < R < 0,85) o in forte aumento (R > 0,85). Confrontando questo indice su diverse immagini ALI è possibile osservare come non sia influenzato né dall'entità del flusso termico né dalla geometria della colata. L'indice R è quindi applicabile in diversi contesti vulcanici