Satellietinstrument SCIAMACHY ziet woestijnstof en rook

Voor het eerst is het satellietinstrument SCIAMACHY gebruikt om woestijnzand en rook van bosbranden te detecteren. Deze kleine deeltjes hebben een grote invloed op de energiehuishouding van de aarde en zijn essentieel om te kunnen onderzoeken hoe groot het aandeel van de mens is op de warmtebalans van de aarde.

Op dit onderwerp is dr. Martin de Graaf gepromoveerd aan de Vrije Universiteit te Amsterdam op maandag 19 juni 2006. Het onderzoek is uitgevoerd op het KNMI in De Bilt, en medegefinancierd door het Nederlands Instituut voor Vliegtuigontwikkeling en Ruimtevaart (NIVR). De promotor is prof. dr. Ilse Aben van het Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek (SRON) te Utrecht. Het instrument dat deze metingen mogelijk maakt heet SCIAMACHY. SCIAMACHY is een door Duitsland en Nederland gebouwd instrument aan boord van de milieusatelliet Envisat van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA.

Zowel stof uit de woestijn als rook van bosbranden zijn aërosolen. Aërosolen zijn kleine deeltjes die in de atmosfeer zweven, zoals ook roetdeeltjes en andere vervuiling van auto's en industrie. Aërosolen hebben aan het oppervlak van de aarde een verkoelend effect, zowel door verstrooiing als door absorptie van zonlicht. Hoog in de atmosfeer echter, hebben de absorberende aërosolen een verwarmend effect. Dit beïnvloedt weer de vorming van wolken en regen.



Woestijnstof en rook van bosbranden zijn mondiaal gezien belangrijke aërosolen. In woestijngebieden rond 30 graden noorder- en zuiderbreedte worden jaarlijks zelfs miljarden tonnen woestijnzand de atmosfeer ingeblazen en over enorme afstanden verspreid. Saharazand wordt bijvoorbeeld regelmatig in de Verenigde Staten en Europa gevonden en zand uit de Gobiwoestijn in Azië steekt regelmatig de Grote Oceaan over.

Dit woestijnzand kan lokaal grote gezondheidsproblemen veroorzaken; in de oceanen zijn de mineralen juist een zeer belangrijke voedselbron.



Rook van bosbranden kan overal voorkomen in gebieden met vegetatie tijdens aanhoudende droge perioden. Dit is met name in de moessongebieden rond de evenaar tijdens de droge perioden, maar ook op hogere breedtegraden zijn bosbranden heel gebruikelijk, zoals de recente bosbranden in Portugal en de hevige bosbranden in Alaska en Canada in 2005. Rook heeft naast zijn lichtabsorberende effect ook nog een belangrijke functie voor condensatie van waterdamp: wolkendruppeltjes ontstaan gemakkelijker op kleine deeltjes in de atmosfeer en rookdeeltjes zijn hiervoor uitermate geschikt. Hierdoor beïnvloedt rook de vorming van wolken in grote mate.



Satellietinstrumenten zijn bij uitstek geschikt om aërosolen te detecteren. Immers, de verdeling van aërosolen in de atmosfeer is heel onregelmatig en de stofdeeltjes blijven maar enkele dagen tot weken in de lucht zweven. Bovendien liggen de bronnen van natuurlijke aërosolen als woestijnzand en rook vaak ver weg van de bewoonde wereld en zijn grondmetingen niet erg geschikt om een beeld te vormen van de mondiale verdeling van aërosolen. Satellietinstrumenten kunnen daarentegen de hele atmosfeer in beeld brengen.


Tegelijkertijd hebben satellietinstrumenten ook veel last van wolken bij het meten van aërosolen. Tot nu toe verstoorden wolken de meting van aërosolen, omdat zowel wolken als aërosolen licht verstrooien, waardoor ze niet van elkaar te onderscheiden waren. Omdat de aarde gemiddeld voor 60% bedekt is met wolken, was dit een sterke beperking van de mogelijkheden om met satellietinstrumenten aërosolen te meten.



Daarom is in het proefschrift een nieuwe methode toegepast waardoor er wel onderscheid gemaakt kan worden tussen wolken en aërosolen. Hiermee kunnen absorberende aërosolen als woestijnzand en rook ook in bewolkte situaties worden waargenomen. Deze techniek kan niet alleen bij SCIAMACHY maar ook bij het nieuwere Nederlandse satellietinstrument OMI worden gebruikt.


Deze enorme stap voorwaarts kan worden gebruikt om te weten te komen hoeveel extra warmte de atmosfeer ontvangt door de aanwezigheid van absorberende aërosolen.

Dit kan in de toekomst gebruikt worden om de stralingsbalans van de aarde beter te kwantificeren. Dit is essentieel om te kunnen onderzoeken hoe groot het aandeel van de mens is op de stralingshuishouding.