| |
|
Hoofdstuk 21 -
Warmtekaart verraadt
grondgebruik |
|
|
| Meteorologen
beschikken al meer
dan veertig jaar
over
infraroodbeelden. In
het begin werden ze
alleen gebruikt als
wolkenfoto's.
Tegenwoordig is
het aantal
gebruiksmogelijkheden
veel ruimer. Onlangs
kwam er nog een
nieuwe toepassing
bij: het monitoren
van de afname van
het tropisch
regenwoud en de
toename van
landbouwgronden. |
| |
Sinds april 1960
draaien er
satellieten rond de
aarde die
uitsluitend dienen
voor de
weersvoorspelling of
het meteorologisch,
natuurkundig en
scheikundig
onderzoek van de
aarde, de oceanen
en
de dampkring.
Aanvankelijk zonden
de kunstmanen alleen
televisiebeelden
naar de aarde,
maar in augustus
1964 kwamen ook infraroodbeelden
beschikbaar. Op deze
beelden zie je de
aarde als door een
nachtkijker. Ze zijn
terug te
voeren op de
warmtestraling die
alle voorwerpen, dus
ook het
aardoppervlak en de
mist of bewolking
daarboven,
uitzenden. |
| |
|
|
1. Nachtelijk
infraroodbeeld van
het Noordzeegebied
in de winter. Het
zeewater is het
warmst en het
donkerst. Het land
is kouder en is
daardoor
lichter van tint. Sneeuw op de grond koelt sneller af dan de sneeuwvrije bodem.
Het wit van de
sneeuw boven onder
andere
Noord-Duitsland
en Denemarken steekt daardoor licht af tegen de tint van de bodem in
Nederland en België.
De besneeuwde toppen
van de Alpen liggen
hoger
en zijn daardoor nog weer kouder en dus witter dan de eerder genoemde gebieden met
sneeuw. Ook voor
bewolking geldt dat
de tint witter is
naarmate de
bewolking kouder is, dus naarmate de wolkentoppen zich hoger in de atmosfeer
bevinden.
Datum: 12-03-2006, 21.30 UTC.
Bron: NOAA/DLR. |
2. Temperatuurbeeld
van Spanje en
Portugal tijdens een
hittegolf op 1 juli
2004. Het
landoppervlak is
plaatselijk 59
graden.
Waarneemstations
rapporteerden een luchttemperatuur van meer dan veertig graden. Het beeld is
gebaseerd op
metingen van het MODIS-instrument op
de
Amerikaanse satelliet Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response
Team. |
3. Gemiddelde
zeewatertemperatuur
in oktober 2006,
gebaseerd op
MODIS-waarnemingen
van de Amerikaanse
satelliet Terra.
Bron:
OceanColor Web, Gene
Feldman and
Norman
Kuring. |
De hoeveelheid
uitgezonden en door
de satelliet
ontvangen
warmtestraling hangt
af van de
temperatuur van het
voorwerp. Warme
voorwerpen
zenden veel
warmtestraling uit.
Op de
oorspronkelijke
satellietbeelden in
zwart-wit werd dat
weergegeven in zwart
of andere donkere
tinten.
Koude voorwerpen
zenden minder
warmtestraling uit
en krijgen lichte
tinten op de
satellietbeelden.
Doordat de top van
bewolking doorgaans
kouder
is dan het
aardoppervlak, is
bewolking op
dergelijke infraroodbeelden
goed zichtbaar; ze
steekt namelijk
licht af tegen de
donkere achtergrond
van
het onderliggende
land- of
zeeoppervlak (figuur
1). Op zogeheten
zichtbaarlichtbeelden,
vergelijkbaar met
'gewone' foto's, is
dat eveneens het
geval, wat de
interpretatie van de
beelden
vergemakkelijkt en
onderlinge
vergelijking
mogelijk maakt
tussen de
weersverschijnselen
en
bewolkingspatronen
op de verschillende
soorten beelden. |
| |
Op infraroodbeelden is
het hele jaar door
van alles te zien.
In het voorjaar
heeft het zeewater
overdag meestal een
lichtere tint dan
het landoppervlak;
de zee is in die
tijd van het jaar
namelijk kouder dan
het land. In een
koude winterperiode
(figuur 1) is het
warme zeewater
donker, terwijl
vooral 's nachts het
koude land lichtere
grijstinten
aanneemt. Het
IJsselmeer is 's
winters doorgaans
grijzer dan de
Noordzee
omdat het IJsselmeerwater
sneller afkoelt; op
het satellietbeeld
van figuur 1 is dat
overigens niet
duidelijk het geval.
Een sneeuwdek koelt
sterker af dan een
sneeuwvrije bodem;
het besneeuwde land
van Denemarken en
Noord-Duitsland
heeft daardoor een
lichtere tint dan de
gebieden zonder
sneeuw.
De
besneeuwde toppen
van de Alpen liggen
hoger en zijn
daardoor nog weer
kouder en dus witter
dan de
eerder genoemde
gebieden met sneeuw. |
| |
| Temperatuurkaarten |
| |
Het exacte verband
tussen de
hoeveelheid
uitgezonden
warmtestraling en de
bijbehorende
temperatuur is
bekend uit de
natuurkunde.
Daardoor kun je een infraroodbeeld ook
opvatten als een
temperatuurkaart van
het aardoppervlak en
de bewolking
erboven. Met de
huidige generatie
satellieten
zijn die
temperaturen vrij
nauwkeurig te
bepalen. Verder zijn
de
presentatiemogelijkheden
van de
satellietbeelden
sterk
verbeterd ten
opzichte van
de beginperiode van
de
satellietmeteorologie.
Keuze van een
geschikte
kleurentabel,
waarbij aan elk
temperatuurgebied
een bepaalde kleur
wordt toegekend,
leidt tot ook
esthetisch
aantrekkelijke
resultaten, zoals
het satellietbeeld
van Spanje tijdens
een hittegolf op 1
juli 2004 duidelijk
aantoont (figuur 2).
Het landoppervlak
heeft plaatselijk
een temperatuur van
59 graden. Vooral
aan de noordkant van
de Pyreneeën zit
bewolking, die een
lagere temperatuur
heeft dan het
aardoppervlak.
Volgens
persberichten
bedroeg de
temperatuur op de standaardwaarnemingshoogte
van 1,5 meter
op enkele
waarneemstations
meer dan 40 graden.
Het massaal gebruik
van airconditioning
leidde tot een grote
vraag naar
elektriciteit, wat
de centrales niet
overal konden
bolwerken. |
| De beelden van de
figuren 1 en 2 zijn
een weerslag van de
temperatuur van het
aardoppervlak op een
bepaald moment. Door
gegevens van
verscheidene
opeenvolgende
metingen samen te
nemen, kan
andersoortige
informatie worden
verkregen. Zo
bepaalt het KNMI al
jarenlang de
temperatuur van het
water van de
Noordzee en het
IJsselmeer uit
infraroodmetingen.
Eerst leverden de
Amerikaanse
NOAA-satellieten,
die enkele malen per
dag overkomen,
hiervoor de
meetgegevens;
tegenwoordig doen
dat de Europese
METEOSAT's, die op
een vast punt boven
de evenaar staan. De
KNMI-beelden geven
de gemiddelde
temperatuur van het
zeewater gedurende
een week. Figuur 3
toont een
vergelijkbaar
satellietbeeld;
we zien eveneens
zeewatertemperaturen.
In dit geval is de
middeling uitgevoerd
over de hele maand
oktober 2006. Het MODIS-instrument op
de Amerikaanse
satelliet Terra
leverde de
meetgegevens. De
figuur toont, net
als alle andere op
satellietmetingen
gebaseerde
zeewatertemperatuurkaarten,
de temperatuur van
de bovenste
millimeter van zeeën
en oceanen. |
| |
| In de figuren 4 en 5
worden
oppervlaktetemperaturen
vergeleken met het
langjarig
gemiddelde.
Langjarig betekent
in het geval van
waarnemingen
door de Terra
overigens hooguit
zes jaar;
de Terra
werd namelijk
gelanceerd op 18
december 1999. De
kwaliteit van de
temperatuurwaarnemingen
van het
aardoppervlak die
het MODIS-instrument
op de Terra levert,
is aanzienlijk beter
dan die van het AVHRR-instrument op
de NOAA
weersatellieten,
zodat het
langjariger maken
van het tijdvak
waarvan men gegevens
gebruikt, niet voor
de hand ligt. |
| |
|
|
4:
Oppervlaktetemperatuur
in de periode 1-24
januari 2006,
vergeleken met de
gemiddelde oppervlaktetemperaturen in die periode over de vijf
voorgaande jaren
2001-2005. De winter op het noordelijk halfrond
is zacht in Amerika
en koud in Europa en
Azië.
Instrument: MODIS. Satelliet: Terra. Bron: NASA. |
5:
Oppervlaktetemperatuur
in de periode 20-27
juli 2006,
vergeleken met de
gemiddelde oppervlaktetemperaturen in die periode over de zes
voorgaande
jaren 200-2005. Nederland en verscheidene andere
landen in Europa
worden getroffen
door een hittegolf.
Instrument: MODIS. Satelliet: Terra. Bron: NASA. |
6: Temperatuurkaart
met de hoogste
temperatuur van het
aardoppervlak in de
periode 2003, 2004 en 2005. De temperaturen zijn gebaseerd op
metingen van het MODIS-instrument
op de Amerikaanse satelliet Aqua. Deze
komt elke dag rond
13.30 uur plaatselijke zonnetijd over.
Het warmst zijn de dorre
zandwoestijnen,
zoals in Australië, Iran
en de Sahara. |
Figuur 4 toont het
verschil tussen de
wintertemperaturen
in de periode van 1
tot 24 januari 2006
en het gemiddelde
over de periode voor
de jaren
2001 tot en met
2005. De informatie
waarop de figuur is
gebaseerd, komt weer
van de Terra. In de
gebieden met het
donkerste blauw lag
de temperatuur 10
graden onder het
gemiddelde van de
vijf voorgaande
jaren; rode tinten
duiden op
bovengemiddelde
waarden van de
temperatuur.
De figuur geeft
direct een beeld van
de winter op het
noordelijk halfrond:
zacht in Amerika,
koud in Europa en
Azië. De temperatuur
zakte in
Moskou naar
een niveau dat sinds
het eind van de
jaren twintig in de
vorige eeuw niet
meer was bereikt.
Eenzelfde procedure
als bij figuur 4 is
toegepast bij het
maken van figuur 5.
De temperatuur is
gemeten in de
periode van 20 tot
27 juli 2006; het
langjarig gemiddelde
is bepaald uit de
zes voorgaande
jaren. De figuur
toont de hittegolf
in Europa van dat
moment.
In de
donkerrode gebieden
boven Nederland,
Duitsland,
Frankrijk, Polen en
Noorwegen is het
aardoppervlak
minstens 10 graden
warmer dan
'normaal'. |
| |
| Landgebruik |
| |
Uit het voorgaande
blijkt dat
infraroodmetingen
door satellieten
niet alleen een
schat aan informatie
opleveren over
bewolking, maar ook
over temperaturen
van het
landoppervlak en de
bovenste millimeter
van de oceaan.
Onlangs werd
duidelijk dat er nog
meer toepassingen
mogelijk zijn, zoals
het monitoren van
het landgebruik op
aarde. Uitgangspunt
is weer een
temperatuurkaart,
zoals we er al
verscheidene hebben
bekeken en
besproken. Ditmaal
is de hoogste
temperatuur uitgezet
die optrad in de
jaren 2003, 2004 en
2005 (figuur 6).
De
meetgegevens zijn
afkomstig
van
de Aqua, de jongere
zustersatelliet van
de Terra. De Aqua
komt over rond 13.30
uur plaatselijke
tijd, niet ver van
het tijdstip waarop
de
maximumtemperatuur
wordt bereikt.
De
Terra passeert
eerder op de dag en
is daardoor minder
geschikt voor het
inschatten van de
hoogste temperatuur
op een dag. Op de
kaart van figuur 6
is te zien dat de
Sahara en andere
droge, dorre
zandwoestijnen het
heetst zijn. In 2003
trad de hoogste
temperatuur op in Queensland,
Australië. Het werd
er 69,3 graden. Twee
jaar later werd in
de woestijn Lat in
Iran een temperatuur
gemeten van maar
liefst 70,7 graden. |
| Buiten de
woestijngebieden
komen dergelijke
hoge
maximumtemperaturen
niet voor. De
temperatuur ligt in
de tropische
regenwouden van
Afrika
en de Amazone
beduidend lager en
datzelfde geldt voor
de rijstvelden in
Zuidoost-Azië. Dat
komt doordat in
gebieden met
vegetatie verdamping
optreedt, wat het al
te ver oplopen van
de temperatuur
tegenwerkt. De
verdamping is
sterker,
en de
temperatuur daardoor
lager, boven het
tropisch regenwoud
dan op akkers,
rijstvelden en
andere cultuurgrond.
Doordat het
regenwoud diep
geworteld is, gaat
de verdamping ook in
perioden van droogte
gewoon door. De
maximumtemperatuur,
bepaald over een
heel jaar, ligt er
daardoor meestal
rond 30 graden en
blijft er altijd
ruimschoots onder de
40 graden. Als er
regenwoud wordt
gekapt of afgebrand
om plaats te maken
voor cultuurgrond,
dan is dat dus af te
lezen uit een
stijging
van de hoogste
temperatuur die over
de periode van een
jaar wordt gemeten.
De verdamping boven
de vegetatie van de
cultuurgrond is
namelijk minder dan
bij het tropisch
regenwoud; bovendien
reiken de wortels
minder diep, zodat
de verdamping
tijdens droge
perioden helemaal
wegvalt
zodra er geen vocht
meer beschikbaar is.
Temperaturen van 40
graden of meer
behoren dan tot de
mogelijkheden. |
| |
| Een vergelijkbare
redenering geldt bij
het voor
landbouwdoeleinden
in gebruik nemen van
grond. Voor
succesvolle landbouw
is irrigatie nodig.
Daardoor neemt de
verdamping in zo'n
in cultuur gebracht
gebied toe ten
opzichte van de
daaraan voorafgaande
situatie. Dat leidt
vervolgens tot
lagere
jaarmaximumtemperaturen
dan daarvoor. Door
dit type kaarten op
jaarbasis onderling
te vergelijken. kan
dus de mate van
ontbossing worden
bepaald, evenals de
toename van de
omvang van de
gronden die in
gebruik zijn genomen
voor
voedselproductie. |
| |
| Bron:
Kees Floor - Het weer op satellietbeelden |
|
|
|
|
