Remote sounding of atmospheric layer motions for site testing and photon propagation properties

Questa tesi è divisa in due parti: la prima descrive un nuovo studio satellitare di atmosfere planetarie, la seconda è un’analisi delle proprietà di propagazione dei fotoni in atmosfera. I modelli descritti nella prima parte sfruttano dati da satellite. I satelliti sono divisi in due gruppi principali: i satelliti polari ed i satelliti geostazionari. I primi orbitano attorno alla Terra ad un’altitudine di circa 800 km, passano sopra allo stesso punto circa due volte ogni 24 ore ed il loro campo di vista copre l’intero globo terrestre. I secondi orbitano sopra ad un punto fisso ad un’altitudine di circa 35000 km, hanno una risoluzione temporale dell’ordine dei minuti ed il loro campo di vista copre un singolo emisfero. Per questa ragione i sistemi geostazionari sono spesso composti da una coppia di satelliti, così da coprire l’intero globo terrestre. In questa tesi l’analisi dei dati satellitari dell’atmosfera terrestre ha come scopo principale il site testing. Noi basiamo questo lavoro sull’elaborazione dei dati del satellite geostazionario GOES12. In particolare descriviamo un nuovo modello per lo studio completo dell’atmosfera terrestre: questo modello studia la copertura nuvolosa, ma per alcuni siti selezionati include anche lo studio di fenomeni come vento, nebbia, polveri ed elevata umidità. Esso consente anche la previsione statistica, a breve e lungo termine, delle condizioni osservative del sito ed una misura qualitativa del seeing da satellite. I risultati ottenuti sono stati poi validati attraverso la correlazione puntuale con i dati da terra. Infine abbiamo correlato gli stessi con i dati del satellite polare MODIS. Un’analisi combinata di un satellite geostazionario ed uno polare consente di colmare i rispettivi limiti dei due gruppi satellitari principali ed inoltre fornisce un’ulteriore validazione dei dati. La seconda parte della tesi tratta le proprietà di propagazione dei fotoni in atmosfera libera. In particolare vediamo come cambia il tempo di propagazione in un mezzo. Analizziamo inoltre la distorsione del cammino geometrico e fisico, descrivendo un nuovo modello per la misura del tempo di ritardo del singolo fotone. Attraverso le fluttuazioni di tale ritardo ricaviamo poi una misura del seeing. Infine illustriamo un progetto di un nuovo strumento per l’analisi del seeing nel ground layer.