Misschien sta je er niet zo bij stil, maar de satelliet is tegenwoordig één van de belangrijkste hulpmiddelen in de weerkunde. Satellietfoto’s van onze planeet laten soms prachtige weersverschijnselen zien en geven ons inzicht in de meest indrukwekkende processen op Aarde. In deze blog lees je meer over dit onmisbare instrument!
Dit is een satellietbeeld gemaakt op 12 februari 2021 met satellieten van NASA. Nederland, maar ook Duitsland, Polen en delen van Denemarken liggen bedenkt onder een laag sneeuw. Satellietbeelden leveren vaak prachtige beelden op! Bron: NASA Worldview.
Het waarnemen van het weer
Laten we beginnen bij het feit waarom we überhaupt satellieten nodig hebben. De satelliet is er namelijk niet alleen voor het maken van mooie plaatjes van onze planeet, zeker niet! Het heeft een uiterst belangrijke functie. Om een weersverwachting te maken, gebruiken we weermodellen. Een weermodel is niets anders dan een model wat de verwachte toestand van de atmosfeer berekent op een bepaald tijdstip. Echter, om te bepalen wat er in de toekomst gebeurt, moet je óók weten wat je startpunt is. We hebben dus metingen nodig over de huidige toestand van de atmosfeer, waar satellieten een belangrijke rol in spelen.
Weergegevens zijn nodig als input voor een weermodel om vervolgens via allerlei complexe berekeningen de toestand van de atmosfeer te bepalen. Waarnemingen die aan de grond worden gedaan met behulp van weerstations zijn een bekend voorbeeld. Echter, tegenwoordig komt een groot deel van de metingen ook voort uit vliegtuigen, weerballonnen, schepen, boeien én satellieten!
Gegevens over het weer worden op allerlei manieren verkregen en zijn essentieel voor het maken van een nauwkeurige weersverwachting. Weerstations, boten, vliegtuigen en zelfs satellieten dragen hier aan bij.
Geostationaire en polaire satellieten
Satellietmetingen zorgen niet alleen voor wolkenbeelden, maar leveren ook gegevens op over oceaanstromen, straling, luchtverontreiniging en nog véél meer. Een satelliet blikt vanuit de ruimte op de atmosfeer en kun je eigenlijk zien als een grote camera: het maakt constant foto’s en meet constant verschillende aspecten vanuit de ruimte. Interessant wordt het dan natuurlijk als je deze opnamen achter elkaar zet... Op deze manier zie je namelijk een prachtige animatie van de beweging van bijvoorbeeld wolken over onze planeet. We maken grofweg onderscheid tussen twee soorten satellieten: geostationaire satellieten en polaire satellieten.
Geostationaire satellieten
Geostationaire satellieten bevinden zich op zo’n 36000 kilometer hoogte boven de evenaar en beschrijven in 24 uur een volledige baan rond de Aarde. Door deze omloopsnelheid blijft de satelliet op een vast punt ten opzichte van de Aarde staan. Door deze satellieten op diverse punten ten opzichte van de evenaar te ‘plaatsen’, brengen ze de hele atmosfeer in beeld. Het nadeel is wel dat de polen wat minder goed in beeld worden gebracht door de kromming van de Aarde. Een voordeel is echter dat er heel vaak opnames kunnen worden gemaakt van hetzelfde gebied, waardoor de ontwikkeling van allerlei fenomenen in de tijd te zien is.
Geostationaire satellieten bevinden zich op zo'n 36000 kilometer hoogte en blijven daardoor op een vast punt ten opzichte van de Aarde.
Polaire satellieten
Polaire satellieten beschrijven een baan om de Aarde over de polen. Deze satellieten zijn dan ook vooral geschikt om de poolgebieden goed in beeld te brengen, iets waar de geostationaire satellieten mínder goed in zijn. Polaire satellieten bevinden zich op zo’n 850 kilometer hoogte en kunnen zo relatief scherpe beelden opleveren. Echter, er is ook een nadeel van deze soort satellieten… Onze planeet draait namelijk gewoon door en de satelliet brengt als gevolg steeds een ander beeld van de Aarde in beeld. Een bepaald punt kan dus niet gedurende langere tijd in beeld gehouden worden. Daarnaast vliegt deze satelliet maar twee keer per dag over waardoor er relatief weinig beelden gemaakt kunnen worden. Dit zorgt ervoor dat de beelden van polaire satellieten niet te gebruiken zijn voor animaties.
Polaire satellieten bevinden zich op zo'n 850 kilometer hoogte en zijn geschikt voor het in kaart brengen van de poolgebieden. De beelden zijn echter niet geschikt voor het maken van animaties.
Enkele bekende satellieten
Zoals eerder aangegeven, meten satellieten bijzonder veel aspecten van de atmosfeer. De ozonlaag kan worden bestudeerd, maar óók de ontwikkeling van wolken, wind, luchtvervuiling, straling, oppervlaktetemperatuur en nog véél meer. Bekende series van geostationaire weersatellieten zijn bijvoorbeeld ‘Meteosat’ en ‘GOES’. Het levert ons beelden op van het actuele weer, maar óók voor klimaatonderzoek zijn de satellieten van groot belang. Een bekende polaire (Nederlandse) satelliet is ‘TROPOMI’. TROPOMI is zo’n 4 jaar geleden gelanceerd en levert allerlei gegevens op van de luchtkwaliteit.
Visueel vs. infrarood
Zolang er voldoende licht aanwezig is (daglicht), kunnen er ‘foto’s’ worden gemaakt van onze planeet. Je vraagt je natuurlijk af hoe dat dan gaat als de zon onder is. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een slimme methode: infrarood camera’s. Een infraroodcamera (warmtecamera) kan verschillen in temperatuur waarnemen. Op deze manier kan een infraroodcamera wolken en opklaringen onderscheiden. Wolken zijn dan kouder dan het aardoppervlak. De koude kleuren verschijnen als wit en de relatief warme metingen als zwart op beeld. De hoogste wolken krijgen de meest witte kleur (zijn het koudst) en de afwezigheid van wolken is te zien met de zwarte kleuren.
Het visuele satellietbeeld: het satellietbeeld wat te zien is door het daglicht.
Het infrarood satellietbeeld: het satellietbeeld wat wordt gecreëerd met behulp van infraroodcamera's. De hoogste wolken krijgen de meest witte kleur (zijn het koudst) en de afwezigheid van wolken is te zien met de zwarte kleuren.
Al met al moge het duidelijk zijn dat satellieten een enorm belangrijke functie hebben in de weerkunde. De ontwikkeling in deze techniek zorgt naast prachtige beelden er óók voor dat onze weersverwachtingen steeds een beetje nauwkeuriger worden!
