De ogen van de meteoroloog

Meteorologen kijken iedere dag naar het weer, maar hun ogen kunnen ook niet alles zien. Daarom krijgen ze hulp van vele ogen die boven de aarde zweven. Satellieten zijn tegenwoordig onmisbaar voor weersverwachtingen en worden steeds belangrijker. Naast monitoren van het weer en voeden van weermodellen, spelen ze ook een rol op het gebied van monitoring van klimaatverandering.

Korte historie

In de jaren zestig waren de eerste beelden vanuit de ruimte (TIROS) een revolutie waardoor eindelijk ook bewolking en grootschalige weerfenomenen boven de oceanen echt goed geanalyseerd konden worden. In de decennia erna kwamen er steeds meer weersatellieten. Hun metingen van temperatuur, vocht en diverse andere meteorologische grootheden zorgden voor steeds betere invoer en bijsturing van weermodellen, waardoor de betrouwbaarheid van de weersverwachtingen enorm toenam. Ontwikkeling en lancering van de satellieten gebeurt in Europa door de European Space Agency (ESA) en vanaf 1986 hebben diverse landen zich verenigd in de EUMETSAT die vooral de toepassingen van de meteorologische satellieten en data beheert. De laatste jaren is de resolutie van de beelden, het aantal gemeten grootheden en het aantal satellieten verder toegenomen.

Hedendaags gebruik

De weerkamer van het KNMI maakt vooral gebruik van beelden van satellieten die in een geostationaire baan om de aarde draaien. Deze hebben dezelfde omloopsnelheid als de aarde en een hoogte van ca. 36.000 km, en blijven daardoor op dezelfde positie ten opzichte van Europa liggen. Zij kunnen daardoor voortdurend informatie verzamelen en doorsturen naar meteorologische diensten. In de weerkamer wordt vooral informatie over bewolking en met name de hoogte van bewolking gemonitord. Ontwikkeling van (onweers)buien is mooi te zien en snel te volgen. De ruwe informatie (temperatuur van wolkenlagen) wordt omgezet in gekleurde beelden waardoor de meteoroloog de diverse wolkenlagen goed kan volgen, zie figuur 1. Daarnaast kan door meting van de dikte van de ozonlaag de ligging van relatief koele en warme luchtmassa’s onderscheiden worden die bepalend zijn voor het weer.

Geostationaire satellieten kunnen gebieden op hogere breedtegraden minder goed monitoren, omdat het oppervlak daar een grotere hoek maakt met de kijkrichting van de satelliet.

Toepassing van polaire satellieten wordt echter ook steeds belangrijker. Deze satellieten hebben een veel hogere omloopsnelheid dan de aarde en draaien in min of meer noord-zuid richting banen om de aarde op ca. 800 km hoogte. Hierdoor kan de satelliet op meer detailniveau en op hogere breedtegraden informatie verzamelen, met name wind (figuur 2), zeewatertemperatuur en verticale profielen van de atmosfeer.

Voor de meteoroloog is het nadelig dat deze gegevens voor een bepaald gebied slechts enkele malen per dag voorhanden zijn omdat de satelliet niet voortdurend op hetzelfde gebied gericht staat zoals bij hun geostationaire zusters. Voor ‘voeding’ van weermodellen zijn ze echter van grote waarde.

Toekomst

De komende jaren wordt de resolutie van meetapparatuur op nieuw te lanceren geostationaire satellieten (MeteoSat 3e generatie) alleen maar beter. Datzelfde geldt voor polaire satellieten (EUMETSAT Polair System 2e generatie). Voor actuele waarschuwingen en/of monitoring van verschillen tussen modellen en waarnemingen krijgen ze ook steeds meer een signaalfunctie voor de meteoroloog. Ook de inzet voor monitoring van (effecten van) klimaatverandering wordt steeds belangrijker. Daarnaast zijn initiatieven door commerciële bedrijven als SpaceX en inzet van kleine satellieten (CubeSat’s) interessante ontwikkelingen. Bij toepassingen voor weer en klimaat zullen vooralsnog vooral de grotere satellietmissies de belangrijkste bijdrage leveren (figuur 3).

KNMI-klimaatbericht door Ruben IJpelaar