L’INGV inaugura alla Spezia una nuova stazione per il monitoraggio della ionosfera. Un’infrastruttura che rafforza la rete italiana per l’osservazione dell’alta atmosfera e contribuisce alla ricerca e ai servizi di meteorologia spaziale
di Enrico Zuccheretti, Maurizio Soldani e Luca Spogli
Il 1° ottobre 2026 è stato inaugurato il nuovo Osservatorio ionosferico della Spezia dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). La stazione si aggiunge agli storici osservatori di Roma e Gibilmanna, in Sicilia, consentendo di confrontare le condizioni ionosferiche rilevate a differenti latitudini lungo la penisola italiana.
Il nuovo osservatorio è stato realizzato grazie alla collaborazione tra l’INGV e l‘Istituto culturale Astrofili Spezzini, che ospita l’infrastruttura presso un proprio immobile.
La realizzazione del nuovo osservatorio risponde a un’esigenza scientifica precisa: la ionosfera non presenta ovunque le stesse caratteristiche e le sue condizioni possono cambiare rapidamente. Per studiarne il comportamento, riconoscere eventuali perturbazioni e comprenderne l’evoluzione è necessario disporre di misure continue, effettuate in luoghi diversi e analizzate congiuntamente.
La ionosfera, una regione dell’atmosfera in continuo cambiamento
La ionosfera è una regione dell’alta atmosfera terrestre al di sopra dei 60 km caratterizzata dalla presenza di particelle elettricamente cariche: ioni ed elettroni liberi. Queste particelle si formano principalmente quando la radiazione solare interagisce con gli atomi e le molecole dell’atmosfera, fornendo loro energia sufficiente a provocarne la ionizzazione.
La ionosfera interessa un ampio intervallo di quote, estendendosi fino a circa mille chilometri di altitudine. Non è uno strato uniforme: la concentrazione degli elettroni liberi, detta densità elettronica, varia con la quota, tra il giorno e la notte, con le stagioni e in relazione all’attività solare. A queste variazioni si aggiungono quelle prodotte dalle perturbazioni dell’ambiente spaziale terrestre, che possono modificare anche sensibilmente le condizioni ionosferiche.
La presenza degli elettroni liberi influenza la propagazione delle onde radio. In particolare, la ionosfera può rinviare verso la superficie terrestre segnali radio in alta frequenza (HF), rendendo possibili comunicazioni a lunga distanza, anche oltre l’orizzonte.
Questo strato dell’atmosfera terrestre viene inoltre attraversata dai segnali trasmessi dai satelliti dei sistemi globali di navigazione (GNSS), come GPS e Galileo. Durante il loro percorso, questi segnali possono subire ritardi e, in presenza di irregolarità ionosferiche, rapide variazioni di ampiezza e fase, chiamate scintillazioni, che possono compromettere la precisione e l’affidabilità del posizionamento.
Lo studio della ionosfera è quindi importante sia per comprendere i processi fisici che avvengono nell’alta atmosfera, sia per valutare le condizioni di funzionamento dei sistemi di comunicazione e navigazione che utilizziamo quotidianamente.
La ionosonda: dalle onde radio allo ionogramma
Uno degli strumenti impiegati per osservare la ionosfera dalla superficie terrestre è la ionosonda, un sistema radar che trasmette segnali radio a frequenze differenti verso l’alto e registra quelli che vengono rinviati verso il suolo. Dal tempo impiegato dai segnali per tornare al ricevitore si ricavano informazioni sulle altezze virtuali da cui provengono gli echi. Il risultato del sondaggio è uno ionogramma, un grafico che mette in relazione la frequenza dei segnali trasmessi con l’altezza virtuale dei rispettivi echi.
L’interpretazione dello ionogramma permette di determinare diversi parametri ionosferici e di stimare come varia la densità elettronica con la quota.
Le ionosonde dell’INGV effettuano osservazioni regolari e utilizzano sistemi di elaborazione automatica per effettuare l’interpretazione degli ionogrammi, cioè per ricostruire il profilo verticale di densità elettronica a partire dallo ionogramma. Tra questi, Autoscala, un software sviluppato dall’Istituto che analizza gli ionogrammi e ricava i principali parametri ionosferici e il profilo di densità in tempo quasi reale, rendendo rapidamente disponibili le informazioni ottenute dai sondaggi.
Tre osservatori lungo la penisola: il ruolo della Spezia
Una ionosonda osserva principalmente la regione ionosferica sovrastante il luogo in cui è installata. Le informazioni raccolte sono quindi rappresentative di un’area geografica limitata, mentre le condizioni della ionosfera possono essere differenti anche a distanze relativamente brevi.
Per descrivere ciò che accade su territori più estesi occorre confrontare le misure effettuate da più stazioni. La loro distribuzione geografica è particolarmente importante: osservatori situati a latitudini diverse consentono di riconoscere differenze spaziali e di studiare come le perturbazioni ionosferiche si manifestano nelle varie regioni.
In Italia, l’INGV dispone da molti decenni degli osservatori ionosferici di Roma e Gibilmanna, quest’ultimo situato sulle Madonie, in Sicilia. Con l’attivazione della nuova stazione della Spezia, nell’Italia settentrionale, la rete dispone ora di tre punti di osservazione distribuiti lungo una direttrice nord-sud.
Questa configurazione permette di confrontare le condizioni ionosferiche rilevate a differenti latitudini e di approfondire lo studio delle perturbazioni che interessano l’Italia e l’area mediterranea.
La disponibilità di misure raccolte in più località contribuisce anche a migliorare i modelli ionosferici, utilizzati per rappresentare la distribuzione e la variabilità della densità elettronica e tracciare fenomeni ionosferici che possono propagare da Nord a Sud, e viceversa. Integrando nei modelli i dati osservati, è possibile aggiornare le stime delle condizioni ionosferiche e descrivere con maggiore accuratezza le situazioni perturbate.
Un altro elemento fondamentale è la continuità delle osservazioni. Le serie di dati raccolte nel tempo permettono di riconoscere le variazioni quotidiane e stagionali, individuare comportamenti anomali e studiare la risposta della ionosfera all’attività solare. È proprio la combinazione tra continuità temporale e distribuzione geografica delle misure a rendere particolarmente preziosa una rete di monitoraggio. Proprio per questo, gli osservatori INGV sono pensati per fornire uno ionogramma ogni cinque minuti.
Una rete di osservazione che va oltre l’Italia
Gli osservatori di La Spezia, Roma e Gibilmanna fanno parte di un’infrastruttura osservativa INGV molto più ampia, che comprende strumenti installati anche in altre regioni del mondo, dalle aree polari a quelle equatoriali.
Le ionosonde sono soltanto una delle tecnologie impiegate. La rete comprende anche ricevitori GNSS, utilizzati per misurare il contenuto elettronico totale lungo il percorso dei segnali satellitari e studiare le scintillazioni ionosferiche, e strumenti ottici dedicati all’osservazione dell’alta atmosfera. A queste misure si affiancano quelle degli osservatori geomagnetici, che registrano le variazioni del campo magnetico terrestre.
Ogni tipologia di strumento fornisce informazioni su aspetti differenti dell’ambiente terrestre. La loro integrazione consente di ottenere un quadro più completo dei processi fisici che interessano l’alta atmosfera e lo spazio vicino alla Terra.
Queste osservazioni contribuiscono alle attività di meteorologia spaziale (Space Weather), la disciplina che studia le condizioni dell’ambiente spaziale, le loro variazioni e i possibili effetti sui sistemi tecnologici. I dati raccolti costituiscono la base per le analisi scientifiche e per lo sviluppo di prodotti e servizi di monitoraggio.
Dalle misure ai servizi di meteorologia spaziale
Le informazioni raccolte dalle stazioni della rete INGV vengono trasmesse ai sistemi di acquisizione ed elaborazione, dove sono integrate con altre osservazioni e utilizzate per produrre mappe, indici e modelli delle condizioni ionosferiche.
Un esempio concreto è rappresentato dalle mappe della massima frequenza utilizzabile (MUF), un parametro importante per le radiocomunicazioni in alta frequenza. La MUF indica la massima frequenza che può essere utilizzata per un determinato collegamento radio sfruttando la propagazione ionosferica.
Le mappe INGV relative all’Europa vengono aggiornate in tempo quasi reale, integrando le osservazioni delle ionosonde con i modelli di riferimento. Questo processo, chiamato nowcasting, consente di ottenere una rappresentazione delle condizioni ionosferiche attuali basata anche sulle misure più recenti.
Le misure della nuova strumentazione sono state inserite anche nel Bollettino settimanale di Space Weather per l’area del Mediterraneo dell’INGV, a partire dal numero 31 del 2026. Il bollettino raccoglie e interpreta le osservazioni dell’attività solare, delle condizioni geomagnetiche e della ionosfera, fornendo una sintesi dei fenomeni osservati e dei loro possibili effetti tecnologici.
Attraverso il portale eSWua, i dati e i prodotti ionosferici dell’INGV sono resi disponibili alla comunità scientifica e agli utenti interessati.
Le osservazioni della rete contribuiscono inoltre ai servizi internazionali di meteorologia spaziale. L’INGV partecipa alla rete ESA Space Weather Service Network (SWESNET) e al consorzio PECASUS, che fornisce informazioni e avvisi sulle condizioni di meteorologia spaziale per l’aviazione civile, nell’ambito dei servizi dell’Organizzazione Internazionale dell’Aviazione Civile (ICAO).
La nuova stazione della Spezia amplia quindi la copertura geografica della rete INGV e fornisce dati preziosi per l’accuratezza delle mappe ionosferiche europee e per il Bollettino settimanale di Space Weather che l’INGV fornisce alla comunità scientifica e industriale, e alla popolazione.
Per approfondire