Eind vorige maand is met een Falcon 9-raket van SpaceX de satelliet EarthCARE gelanceerd, om de komende drie jaar met verschillende instrumenten naar en door wolken heen te kijken. Klimaatwetenschappers hopen zo meer inzicht te krijgen in hoe bewolking de opwarming van de aarde beïnvloedt.

 

De ene wolk is de andere niet. Een wolk kan op grote hoogte hangen, slechts een paar honderd meter boven de grond of zelfs nog veel dichter boven ons hoofd. Een wolk kan bestaan uit waterdruppeltjes of uit ijskristallen. Hij kan snel overwaaien of minutenlang op dezelfde plek blijven hangen.

Wolken zijn niet alleen interessant voor mensen die graag dromerig naar de hemel staren of willen weten of het gaat regenen, maar ook voor weerkundigen en klimaatwetenschappers. Die willen graag beter begrijpen waaruit wolken bestaan en hoe ze zich gedragen in interactie met de omgeving.

Om precies te zijn willen ze weten: welke rol spelen wolken bij het doorlaten of tegenhouden van zonnestraling? Dat proces is namelijk cruciaal bij de opwarming van de aarde. Meer begrip over de verschillende wolkentypen en de zonne- en warmtestraling naar en van het aardoppervlak moet ook bijdragen aan  het verkleinen van de onzekerheidsmarges van klimaatmodellen. 
 

Vier meetinstrumenten

Met de satelliet EarthCARE (CARE staat voor cloud, aerosol and radiation explorer), eind mei gelanceerd, hebben wetenschappers er een meetinstrument bij, dat als nooit tevoren wolken gaat bestuderen. Daarvoor heeft de 17 meter lange en 2200 kilogram wegende satelliet vier instrumenten aan boord die allemaal op een andere manier data verzamelen.

‘Het mooie is dat deze instrumenten simultaan metingen doen’, zegt senior projectmanager Adriaan van ’t Hof van TNO. ‘Dit soort onderzoek gebeurt nu ook al, maar dan met afzonderlijke metingen, waarna de beelden worden gecombineerd. Met Earth-CARE weten we altijd zeker waar we naar kijken.’
 

Witte draak
EarthCARE is een gezamenlijk project van ESA en JAXA, de Japanse ruimtevaartorganisatie. Die heeft de traditie om satellieten een bijnaam te geven. ‘Witte draak’ verwijst naar de vele witte onderdelen en de lange staart met zonnepanelen. 


Radar en lidar

Aan boord van de satelliet zijn een wolkenradar, een atmosferische lidar (een lasertechniek), de multi spectral imager (MSI) en een breedband radiometer. De radar maakt beelden van wolken en laat onder meer zien waar regendruppels en ijs zitten. Er vlak naast zit de lidar die de kleinere deeltjes kan zien, zoals fijnstof. De MSI bestaat uit twee camerasystemen die beelden maken bij verschillende golflengten. Zichtbaar licht en de kortegolf- en nabij-infrarood licht zijn samen gebundeld in de VNS-camera (visible, near-infrared en shortwave infrared). Deze is ontworpen en gebouwd door TNO, onder leiding van Van ’t Hof. De thermisch infraroodbeelden worden gemaakt met de TIR-camera, ontworpen en gebouwd door het Britse bedrijf SSTL.

Samen maken deze instrumenten opnamen van de atmosfeer over een breedte van 150 kilometer en stellen zo driedimensionale beelden van wolken samen. Er zijn verschillende dingen te meten, vertelt Gerd-Jan van Zadelhoff van het KNMI op een persbijeenkomst in mei: ‘Hoeveel ijs er in wolken zit, hoeveel water, maar ook hoeveel regen of sneeuw er per uur valt en welke type aerosolen een wolk bevat.’
 

De multispectral imager (MSI), van deels Nederlandse makelij, maakt beelden met hoge resolutie in meerdere spectrale banden in het zichtbare en infrarode spectrum, waardoor wetenschappers onderscheid kunnen maken tussen verschillende soorten wolken, aerosolen en het aardoppervlak. Illustratie ESA / ATG Medialab


Het vierde instrument is een wat vreemde eend in de bijt. De breedband radiometer meet niet alleen de straling van de zon die op de aarde valt, maar ook terugkaatsend licht en warmtestraling. Dit moet accurate metingen opleveren van de invallende en terugkaatsende straling bij verschillende wolkentypen. Dat is van belang omdat de ene wolk meer warmte vasthoudt dan de andere. Zo dragen de meeste hoge wolken bij aan de opwarming, terwijl lage bewolking door de bank genomen een koelend effect heeft.

‘Maar dat is een versimpelde weergave van de realiteit’, zegt Van Zadelhoff. ‘Wolken die tussen deze uitersten in zitten, kunnen een van beide effecten hebben. Dat hangt af van de grootte van de wolk, de hoogte, de aanwezige deeltjes, hoe lang deze blij hangen, enzovoort.’
 

Betere weersvoorspellingen

Project EarthCARE moet meer begrip opleveren van de interactie die wolken aangaan met fijnstof, zonnewarmte en -straling, met als achterliggend doel het verbeteren van klimaatmodellen. Daarmee valt dan beter te voorspellen hoe zonnestraling de aarde opwarmt, omdat de stralingsbalans beter wordt begrepen. Over een paar jaar kan deze nieuwe kennis over wolken zelfs leiden tot betere weersvoorspellingen.

 

MEER LEZEN OVER DE EARTHCARE-SATELLIET?

Lees het volledige artikel in het juninummer van De Ingenieur. Koop hier de digitale versie voor € 9,75 of neem een abonnement.


Openingsbeeld: impressie van EarthCARE boven Europa. Illustratie ESA / ATG Medialab