Wat is de samenstelling van de aardatmosfeer? Hoeveel broeikasgassen produceren we nou eigenlijk, en waar zijn die vooral te vinden? Het antwoord op deze aardse vragen wordt gezocht vanuit de ruimte, en Nederlandse deskundigen lopen in het onderzoek naar onze atmosfeer al jaren voorop.

Het begon allemaal met SCIAMACHY (SCanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CartograpHY), een meetinstrument dat al sinds maart 2002 rond de aarde cirkelt aan boord van de Envisat-satelliet. Nederlandse, Duitse en Belgische instituten werken samen aan dit instrument, dat als doel heeft om de samenstelling van de aardatmosfeer in kaart te brengen. Het bijzondere aan SCIAMACHY is het enorme scala aan golflengten dat het instrument kan meten: van 240 nanometer (ultraviolet licht) tot 2380 nanometer (infrarode warmtestraling). Maar SCIAMACHY heeft als nadeel dat de resolutie waarmee hij de aarde ziet vrij laag is. Daarom kan dit instrument niets zeggen over de uitstoot van broeikasgassen van afzonderlijke steden, of zelfs van kleine regio’s.

SCIAMACHY meet vanaf de Envisat-satelliet de samenstelling van de dampkring van de aarde.

ESA/Denmann production met toestemming

Daarom werd in 2004 een tweede meetinstrument gelanceerd: OMI (Ozone Monitoring Instrument), op de EOS-AURA satelliet. OMI werd door Nederland en Finland ontwikkeld, en werd het eerste instrument dat op stadsniveau de gassamenstelling van de atmosfeer kan meten. OMI kijkt vooral naar de hoeveelheid ozon in de atmosfeer. Om dat goed te kunnen doen heeft OMI meetapparatuur die heel gevoelig is voor ultraviolet en zichtbaar licht met een golflengte tussen 240 en 490 nanometer. Heel gevoelig dus, maar niet in staat om de infraroodmetingen die SCIAMACHY doet te verbeteren.

Zo ziet OMI de Verengde Staten liggen. De kleurtjes geven de hoeveelheid NO₂-gas aan die plaatselijk aanwezig is. Zo kan OMI duidelijk zien hoe hoog de uitstoot van broeikasgassen op een bepaalde plaats is.

Wikimedia Commons, NASA Goddard Space Flight Center via publiek domein

Hoewel zowel SCIAMACHY als OMI nog volledig operationeel zijn, komt nummer drie in de reeks er nu aan: TROPOMI (TROPosphere Ozone Monitoring Instrument). Om dit nieuwe instrument te ontwikkelen zijn Nederlandse en Finse onderzoekers weer samen om de tafel gaan zitten, ditmaal met de vraag hoe ze de kwaliteiten van SCIAMACHY en OMI zo goed mogelijk in één instrument samen kunnen voegen. TROPOMI moet net zo gevoelig worden als OMI, maar wel net zoveel kleuren kunnen zien als SCIAMACHY. Een technologische uitdaging, want een meetinstrument dat het allebei kan is meestal heel erg groot en log – veel te zwaar om op een satelliet te bouwen.

Een zogenoemde geïntegreerde grating, of tralie, kan licht in verschillende kleuren opsplitsen, net zoals een prisma. Het Nederlandse TNO Space zal zo’n onderdeel voor TROPOMI ontwikkelen.

SRON/Luc Dubbeldam met toestemming

Een samenwerkingsverband van Nederlandse en Finse onderzoeksinstituten, waaronder het KNMI, TNO Space, SRON en Dutch Space, gaat in de komende jaren de rest van de ontwikkeling van TROPOMI op zich nemen. Vanaf 2014 verstevigt Nederland dan weer zijn toch al sterke positie in het klimaatonderzoek vanuit de ruimte.

De reden om TROPOMI te bouwen is duidelijk: met de capaciteiten die het nieuwe apparaat zal krijgen wordt TROPOMI het eerste instrument dat de troposfeer, het laagste deel van onze dampkring, in kaart kan brengen. Heel belangrijk, want juist daar zijn de gassen die door mensen worden geproduceerd aanwezig. Wat die gassen precies doen is nog niet helemaal bekend, maar de klimaatverandering op aarde hangt er hoogstwaarschijnlijk sterk mee samen.

Beijing, China. Rechts: Na een zonnige dag in augustus 2005. Links: Anderhalve week later, na twee dagen regen. Smog is een resultaat van ernstige luchtvervuiling.

Bobak Ha´Eri via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

De ontwikkeling van TROPOMI is al jaren bezig, maar tot deze week was het voor de wetenschappers die eraan werken nog heel spannend of hun project ooit verwezenlijkt zou worden. TROPOMI moet een plaats krijgen op een satelliet, en het was nog niet duidelijk of de nieuwe ESA-satelliet waarop TROPOMI moet worden gelanceerd er wel zou komen. Tijdens een vergadering van ESA met de ministers van de Europese landen die in ESA samenwerken is nu de knoop doorgehakt: de satelliet komt er. In 2014 zal de Sentinel-5-precursor, zoals de satellite gaat heten, de ruimte in worden gelanceerd. TROPOMI wordt het enige wetenschappelijke meetinstrument aan boord.