Radar ad apertura sintetica (SAR)

A differenza di un radioaltimetro, che invia gli impulsi verso il nadir, il sistema SAR invia gli impulsi radar lateralmente. Grazie a questo principio di osservazione laterale, il radar restituisce al sensore i segnali che colpiscono i diversi oggetti sulla Terra in momenti differenti. Questo consente di distinguere gli oggetti. Gli impulsi laterali del radar formano le linee dell'immagine (cioè la dimensione in range). L'altra dimensione dell'immagine (la dimensione in azimuth) viene formata dal movimento e dalla direzione del sensore, che invia e riceve continuamente gli impulsi radar.
 
Le immagini SAR sono utili per lo studio della caratteristiche del ghiaccio e della neve, e per valutare i loro cambiamenti nel tempo. Oltre a questo, è possibile misurare lo scorrimento dei ghiacci utilizzando immagini SAR ripetute con la tecnica della correlazione delle immagini (che per le immagini SAR viene spesso denominata “speckle tracking”).

Il radar e il sistema SAR registrano il momento in cui l'impulso viene rinviato e la sua potenza, oltre alla fase delle microonde. Questi segnali di fase producono un interferogramma tra le due acquisizioni dei dati SAR. L'interferometria radar (InSAR) viene usata per misurare l'elevazione del terreno, mentre l'interferometria differenziale (DInSAR) viene usata per misurare gli spostamenti, come ad esempio lo scorrimento dei ghiacciai.  
 

	Foto aerea dell'area di Gruben nelle Alpi svizzere

La figura 1 è un interferogramma radar della zona di Gruben. I cicli di colore sono simili a linee di contorno e mostrano la topografia del terreno vista dal sensore InSAR. Nelle tre zone indicate dalle frecce blu i cicli di colore sono fortemente distorti per via dello spostamento del ghiacciaio tra le due immagini SAR che formano l'interferogramma (vedere i tre ghiacciai nella foto aerea della zona di Gruben, nelle Alpi svizzere).
 
 

Fig.1 Interferogramma SAR sull'area di Gruben

Se il ghiaccio non si stesse muovendo, i cicli di colore (i margini) sarebbero paralleli alle linee di contorno. In effetti, i cicli di colore del primo interferogramma (Fig.1) sul terreno intorno ai ghiacciai appaiono molto simili ai cicli di colore simulati da un modello di elevazione (secondo interferogramma, Fig.2).
 
 

	Fig.2 Interferogramma della sola topografia simulato da un modello di elevazione digitale

D'altro canto, quando il terreno non si muove, le linee di contorno possono essere calcolate da un interferogramma e da un modello di elevazione digitale da esso derivato. Nel caso dei tre ghiacciai, tuttavia, i cicli di colore non sono causati solo dalla topografia, ma anche dal quotidiano spostamento del ghiaccio tra le due date di acquisizione.

Conoscendo la topografia dell'area, è possibile simulare i margini topografici (Figura 2) e quindi separare gli effetti prodotti sui cicli di colore dalla topografia e dalla dinamica del ghiaccio semplicemente sottraendo i margini topografici simulati (seconda immagine) dall'interferogramma originale, che conteneva sia i margini topografici che quelli di movimento (Figura 1). In questo modo è possibile misurare lo spostamento dei ghiacci in modo molto preciso (Figura 3).
 
 

Fig. 3 Spostamento del ghiacciaio calcolato come differenza tra l'interferogramma originale

Riepilogando: dove il terreno è stabile, l'interferometria SAR può essere usata per misurare l'elevazione del suolo, ad esempio su un ghiacciaio. Per i terreni non stabili (come i ghiacciai in movimento), l'interferometria SAR può essere usata per misurare gli spostamenti con grande precisione. Se sono disponibili più coppie di immagini SAR, le due tecniche possono essere combinate per misurare sia l'elevazione che lo spostamento dei ghiacciai.