Je leest:

Satellietinstrument SCIAMACHY ziet woestijnstof en rook

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. Dr. Martin de Graaf promoveerde hierop afgelopen maandag aan de Vrije Universiteit te Amsterdam.

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.

Aërosolen: In de meteorologie noemt men de stof- en andere deeltjes in de atmosfeer ook wel ‘aërosolen’. Aërosolen komen voornamelijk in de atmosfeer terecht doordat zware stormen zand en stof uit de woestijnen (bij elkaar toch al gauw een derde deel van het gehele aardopervlak) de lucht in blazen. De deeltjesdichtheid kan daarbij lokaal oplopen tot maar liefst enkele duizenden deeltjes per cm3 lucht. Omdat de deeltje maar héél klein zijn (tussen de 0.1 en 0.0001 mm in diameter), blijven ze soms wel twee weken in de lucht hangen. In die tijd kunnen atmosferische luchtstromen ze ettelijke duizenden kilometers wegblazen, voordat ze weer op het aardoppervlak terechtkomen. Zo kunnen stofdeeltjes uit de Sahara uiteindelijk zelfs in Ierland, Florida of Mexico terechtkomen! Wanneer atmosferische aërosolen in wolken terechtkomen, kan waterdamp (en wolken bestaan immers uit waterdamp) zich aan deze deeltje gaan hechten, waardoor zich druppels gaan vormen. De druppels trekken steeds meer water aan en worden daardoor op een gegeven moment zo zwaar dat ze massaal uit de lucht komen vallen, met een heftige regenbui als gevolg. Hoe meer aërosolen er in de lucht zitten, hoe makkelijker er een regenbui kan ontstaan.

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

SCIAMACHY metingen in juni 2004 van de belangrijkste bronnen van woestijnzand en de verspreiding van dit zand in de atmosfeer. (bron: KNMI) Klik op de afbeelding voor een grotere versie

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.

SCIAMACHY metingen van rook in een heldere, bewolkte situatie (bron: KNMI) Klik op de afbeelding voor een grotere versie

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.

GOME metingen van rook in Indonesië, van september tot november 1997, veroorzaakt door enorme bosbranden die ontstonden tijdens de abnormale droogte dat jaar, een effect van El Niño. (bron: KNMI) Klik op de afbeelding voor een grotere versie

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.

Het promotie onderzoek van dr. Martin de Graaf 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. (bron: EADS Astrium)

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

Zie ook:

Envisat en Sciamachy:

Dit artikel is een publicatie van Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI).
© Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 20 juni 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.