Copernicus: il grande occhio dell’Europa sulla Terra

Tutto quello che avresti voluto sapere sul più grande programma di osservazione della Terra (e non hai mai osato chiedere)

di Lili Cafarella e Ingrid Hunstad

Ogni giorno, sopra le nostre teste, decine di satelliti europei raccolgono milioni di dati che raccontano lo stato di salute del pianeta. Questo sistema si chiama Copernicus ed è il programma di osservazione della Terra dell’Unione Europea: una delle iniziative scientifiche e tecnologiche più ambiziose mai realizzate in Europa.

All’INGV questi dati rappresentano un supporto importante per numerose attività di ricerca: dal monitoraggio delle deformazioni del suolo allo studio dell’atmosfera e degli ambienti marini. È anche per questo che abbiamo scelto di raccontare, in modo semplice e completo, come funziona Copernicus e perché ha un ruolo così centrale nella comprensione dei cambiamenti del nostro pianeta.

Struttura e obiettivi del programma Copernicus

Copernicus è promosso e finanziato dall’Unione Europea, con il supporto tecnico e operativo dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e di EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites), in collaborazione con le agenzie spaziali e i centri di ricerca dei Paesi membri.

Il suo obiettivo è fornire informazioni accurate, aggiornate e gratuite sull’atmosfera, sugli oceani, sul suolo e sul clima del pianeta.

Copernicus si basa su due grandi fonti di osservazione:

• i satelliti Sentinel, sviluppati da ESA e gestiti in parte da EUMETSAT, che osservano la Terra in modo continuo e sistematico;
• i dati in situ, raccolti da boe oceaniche, stazioni meteorologiche, mareografi, aerei e sensori terrestri.

Come funziona

I dati acquisiti dai satelliti e dai sensori terrestri vengono raccolti ed elaborati da centri europei specializzati, che li trasformano in prodotti informativi utili a molteplici settori: monitoraggio ambientale, gestione delle emergenze, pianificazione urbana, sicurezza alimentare, politiche climatiche.

Il sistema Copernicus si articola in sei servizi tematici che coprono atmosfera (CAMS), ambiente marino (CMEMS), territorio (CLMS), clima (C3S), gestione delle emergenze (CEMS) e sicurezza (CSS). Insieme forniscono un quadro coerente e aggiornato dello stato del pianeta.

Tutti i dati Copernicus sono liberamente accessibili attraverso piattaforme come il Copernicus Data Space Ecosystem (CDSE), WEkEO e CREODIAS, che consentono la consultazione e l’elaborazione diretta nel cloud.

Le sentinelle della Terra

Le missioni Sentinel costituiscono la componente spaziale del programma Copernicus.
Ogni satellite o strumento è progettato per osservare una parte specifica del sistema Terra — superficie, oceani, atmosfera o ghiacci — utilizzando diverse tecnologie (radar, ottiche, altimetriche, spettroscopiche). Insieme offrono una visione coerente e continua dell’evoluzione del pianeta.

Sentinel-1: il radar che vede anche attraverso le nuvole

Le missioni Sentinel-1A e Sentinel-1B, lanciate nel 2014 e 2016, utilizzano un radar ad apertura sintetica (Synthetic Aperture Radar – SAR) in banda C con doppia polarizzazione. Questo sistema consente di acquisire immagini di giorno e di notte, in qualsiasi condizione meteorologica, risultando essenziale per il monitoraggio delle deformazioni del suolo, delle frane, dei vulcani attivi, dei ghiacci polari e delle infrastrutture.

Nel 2022 Sentinel-1B è stato ritirato per guasto; nel dicembre 2024 è stato lanciato Sentinel-1C.  Sentinel-1A, dopo oltre 11 anni di attività, è stato sostituito da Sentinel-1D, lanciato il 4 novembre 2025. La nuova configurazione Sentinel-1C e 1D garantisce la continuità operativa e un miglioramento della capacità radar giorno-notte.

Sentinel-2: il fotografo multispettrale della Terra

La missione Sentinel-2 è composta da due satelliti in orbita eliosincrona, progettati per osservare la superficie terrestre con elevato dettaglio e per supportare il monitoraggio di ecosistemi, agricoltura, coste e aree colpite da disastri naturali.

Oggi sono pienamente operativi Sentinel-2B (2017) e Sentinel-2C (2024). Sentinel-2A (2015) si avvicina al termine della vita operativa e dal marzo 2025 fornisce solo un contributo di supporto alla costellazione.

Tutti i satelliti della missione utilizzano uno strumento ottico multispettrale (MSI) che acquisisce immagini in 13 bande, dal visibile al vicino infrarosso. Poiché richiede la luce solare, la missione opera su un’orbita eliosincrona: con due satelliti posizionati a 180° l’uno dall’altro, è possibile rivisitare qualsiasi punto della Terra ogni cinque giorni, con una risoluzione fino a 10 metri.

Sentinel-3: l’esploratore degli oceani e del clima

I satelliti Sentinel-3A (2016) e 3B (2018) misurano parametri fondamentali di oceani e terre emerse grazie a tre strumenti principali: OLCI (sensore ottico per il colore degli oceani), SLSTR (radiometro termico) e SRAL (altimetro radar).
Forniscono dati su temperatura e colore del mare, livello marino, copertura nevosa, temperatura della superficie terrestre e produttività del fitoplancton.

Le informazioni di Sentinel-3 sono cruciali per la climatologia, l’oceanografia operativa e il monitoraggio globale dell’ambiente.

Sentinel-4: l’occhio europeo sull’atmosfera

Sentinel-4 (2025) è uno strumento installato sul satellite Meteosat di terza generazione MTG-S1, in orbita geostazionaria a 36 000 km.
Dalla sua posizione fissa sull’Europa osserva l’atmosfera con aggiornamenti orari, misurando con lo spettrometro UVN (Ultraviolet–Visible–Near-infrared) la concentrazione di biossido di azoto (NO₂), ozono (O₃), formaldeide (HCHO) e aerosol.

I dati di Sentinel-4 miglioreranno le previsioni della qualità dell’aria e la comprensione delle dinamiche troposferiche su scala regionale.

Sentinel-5P (Precursor): il precursore dell’atmosfera

Lanciato nel 2017, Sentinel-5P è il primo satellite Copernicus interamente dedicato alla composizione atmosferica. È una missione “ponte” tra Envisat e i Sentinel-4 e 5.
Il suo spettrometro TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument) misura ozono (O₃), biossido di azoto (NO₂), anidride solforosa (SO₂), metano (CH₄), monossido di carbonio (CO), formaldeide (HCHO) e aerosol.

Grazie all’orbita polare e alla copertura globale quotidiana, fornisce mappe ad alta risoluzione della qualità dell’aria e delle emissioni atmosferiche, utilizzate anche per monitorare eruzioni vulcaniche, incendi estesi e episodi di inquinamento urbano.
Resterà operativo almeno fino al 2028, assicurando continuità osservativa.

Sentinel-5: il guardiano globale dell’atmosfera

Sentinel-5 (lanciato il 13 agosto 2025) è il successore di Sentinel-5P. È uno strumento montato sul satellite MetOp-SG-A1 (MetOp di seconda generazione), gestito da EUMETSAT e operativo in orbita polare a circa 800 km di quota. Copre l’intero pianeta ogni giorno, misurando gas serra, ozono (O₃), metano (CH₄), monossido di carbonio  (CO), anidride solforosa  (SO₂) e formaldeide (HCHO) con elevata precisione spettrale. Opera in sinergia con Sentinel-4, integrando la visione regionale (geostazionaria) con quella globale (polare).

Sentinel-6 “Michael Freilich”: il misuratore del livello dei mari

Lanciato nel 2020, Sentinel-6 “Michael Freilich” prosegue la serie altimetrica Jason, dedicata a misurare l’innalzamento del livello del mare con precisione millimetrica. La missione, frutto della collaborazione tra ESA, EUMETSAT, NASA, NOAA e Unione Europea, rappresenta oggi lo standard globale per l’altimetria satellitare ad alta precisione.

Nel novembre 2025 è stato lanciato il satellite gemello Sentinel-6B, che garantirà la continuità delle osservazioni fino al 2030. Durante il primo anno i due satelliti opereranno in tandem per la calibrazione incrociata dei dati, assicurando una transizione senza discontinuità.

La missione copre fino al 95% degli oceani liberi da ghiacci ogni dieci giorni e fornisce informazioni fondamentali sul livello del mare, sulla circolazione oceanica, sull’altezza delle onde e sulla fusione dei ghiacci. Oltre agli oceani, Sentinel-6 misura anche i livelli di fiumi e laghi, contribuendo al monitoraggio delle risorse idriche e al miglioramento delle previsioni di piena e siccità.
Grazie alla sua elevata accuratezza, svolge inoltre un ruolo essenziale nella calibrazione delle altre missioni altimetriche, garantendo coerenza e comparabilità a livello globale.

Le missioni di espansione: il futuro di Copernicus

Il programma Copernicus sta entrando in una nuova fase, con l’avvio delle Copernicus Expansion Missions: una serie di missioni progettate per osservare variabili ambientali che finora non erano coperte dalle sentinelle originali. Si tratta di capacità cruciali per le politiche climatiche europee e per la comprensione dei cambiamenti globali.

Queste missioni permetteranno di:

• monitorare in modo diretto le emissioni antropiche di CO₂;

• rilevare con grande precisione la temperatura delle superfici terrestri;

• mappare la composizione chimica di suoli e vegetazione con sensori iperspettrali;

• osservare ghiacci artici e antartici con continuità;

• migliorare la sorveglianza del ghiaccio marino e dei processi polari;

• ampliare la capacità radar del programma introducendo la banda L.

Con l’arrivo di queste missioni nascerà la seconda generazione Sentinel, che garantirà dati più accurati, più frequenti e meglio integrabili con modelli climatici e sistemi digitali europei.

Copernicus nel panorama globale

Copernicus è oggi tra i più vasti e completi programmi civili di osservazione della Terra. A differenza di molte missioni statunitensi o asiatiche, come Landsat, Terra, Aqua, GOES (USA), GCOM e GOSAT (Giappone), Gaofen e Cartosat (Cina), che operano come satelliti o serie di satelliti dedicati a singole variabili, Copernicus si distingue per la sua struttura integrata: una costellazione multisensore coordinata, associata a servizi operativi dedicati a clima, atmosfera, oceani, territorio e gestione delle emergenze. Questa architettura unificata e interamente civile, insieme alla politica dei dati aperti, rende Copernicus unico nel panorama globale e un punto di riferimento per la cooperazione internazionale.

L’evoluzione digitale di Copernicus

Il programma è in continua evoluzione. Nei prossimi anni, la seconda generazione delle missioni Sentinel si unirà a tecniche di analisi sempre più avanzate, come machine learning, big data e modelli climatici ad alta precisione. In questo modo, sarà possibile produrre informazioni più rapide, accurate e integrate.

Grazie a questa evoluzione, la grande quantità di dati raccolti ogni giorno potrà essere utilizzata in modo ancora più efficace. Di conseguenza, Copernicus offrirà un supporto decisivo per la gestione dei rischi, la pianificazione territoriale e le politiche di adattamento climatico dell’Unione Europea.