Dit radarbeeld van de ERS satelliet laat een vliegveld, wegen, gebouwen en grasland zien.

 
 

Een radarbeeld van een kustgebied. Bij het overvliegen verandert de snelheid van de zeewind. Dit is in grijstinten te zien: hoe helderder de pixels, hoe hoger de windsnelheid.

Je kunt de ruwheid van een oppervlak heel goed bekijken op waterpartijen, zoals op een vijver, een meer of de zee. Zonder wind is het oppervlak kalm, en als het gaat om radarweerklank is het glad (weinig of geen weerklank). Op een winderige dag zien we golven. De hoogte daarvan is afhankelijk van de windsnelheid, en voor de radar is dit een ruw of heel ruw oppervlak. Veel radarenergie wordt terugverstrooid, en op de afbeelding ziet dit gebied er helder uit. Hoe helderder de afbeelding, hoe hoger de windsnelheid. Nu kun je de volgende vraag beantwoorden: hoe grijs zien grasland, snelwegen, landingsbanen en kalme wateroppervlakken eruit op een radarbeeld van Envisat?

– Heel donkergrijs natuurlijk!
 
 

	Een van de grootste gletsjers op Antarctica: de Lambertgletsjer. De doorsnede van de afbeelding is 400 km

Zoals je kunt zien zijn de afbeeldingen zwart-wit. Een wit gebied betekent dat het gaat om een ruw oppervlak, een donkerder gebied wil zeggen dat het gaat om een glad oppervlak. Maar onze afbeeldingen van Antarctica zijn genomen in een vreemde, voor ons onbekende wereld waar vooral sneeuw en ijs te vinden is. We moeten begrijpen hoe de microgolf die door de radar wordt verstuurd, op dit oppervlak zal reageren.

De oppervlakken die we verwachten zijn gemaakt van sneeuw, ijs, rots, grind en andere onbedekte aarde, en water. Voor water moeten we begrijpen wat ruwheid betekent. Rotsen zien er vooral helder uit, kleine kiezelsteentjes en vooral modderige onbedekte aarde zien er zwart uit. Voor sneeuw en ijs is het minder eenvoudig, omdat microgolven door heel droge sneeuw en ijs heen gaan. Dat betekent dat we niet alleen informatie krijgen over het oppervlak, maar ook over het volume. In de poolgebieden is het oppervlak het grootste deel van het jaar bevroren, en dus droog. Het hogere deel van Antarctica is zelfs het hele jaar door bevroren. Dat deel ziet er in de afbeeldingen donker uit. Microgolven dringen diep door en worden uiteindelijk geabsorbeerd. Het bestaat uit een diep, goed opeen gedrukt sneeuwpak dat langzaam in ijs verandert, zonder dat het smelt. Dat wordt de metamorfose van sneeuwkristallen genoemd.
 
 

ASAR image of Antarctic coast, acquired 21 November

Droge sneeuw in de lagere delen en op het zeeniveau van Antarctica ziet er vooral helder uit, omdat het bevriest en weer smelt. Dat zorgt voor ijslenzen, kleine lagen ijs binnen het sneeuwpak. Deze lenzen zijn verantwoordelijk voor de sterke radarreactie en dus voor het heldere uiterlijk dat we in de afbeeldingen kunnen zien. Maar ook in lage gebieden kan een donkere zone worden gezien. Die bestaat uit onbedekte aarde of natte sneeuw. Die hebben allebei een glad oppervlak, en door de hoge inhoud van vloeibaar water kan de radar er niet in doordringen.

De situatie van de zee is nogal ingewikkeld, omdat er veel verschillende soorten ijs en open water zijn, of iets kleinere of grotere rechtlijnige openingen die vaargeulen worden genoemd. Het ijs, voor het grootste deel zeeijs (bevroren zeewater) is er in veel verschillende vormen, van heel kleine stukjes tot ijsschotsen en enorme ijsbergen.

Daarnaast moeten we denken aan de wind en aan de stroming die het ijs verplaatst en verzamelt en zo de vorm van het ijspak, en dus ons radarsignaal, verandert.
 
 
De situatie van de zee is nogal ingewikkeld, omdat er veel verschillende soorten ijs en open water zijn, of iets kleinere of grotere rechtlijnige openingen die vaargeulen worden genoemd.

Het ijs, voor het grootste deel zeeijs (bevroren zeewater) is er in veel verschillende vormen, van heel kleine stukjes tot ijsschotsen en enorme ijsbergen. Daarnaast moeten we denken aan de wind en aan de stroming die het ijs verplaatst en verzamelt en zo de vorm van het ijspak, en dus ons radarsignaal, verandert.

Maar we kunnen de interpretatie van de afbeeldingen vereenvoudigen, en gewoon de belangrijkste typen zeeijs noemen. We zullen ook de problemen vaststellen die het ijs voor de navigatie kan veroorzaken.

Typen zeeijs
 
 

Voorbeeld van de interpretatie van verschillende ijstypen

• Papijs: een soepachtige laag ijs die zich in het vormende stadium bevindt. Papijs verzacht het wateroppervlak en zorgt ervoor dat het er op het radarbeeld donker uitziet (het kan er zelfs uitzien als olievervuiling, maar dat is het natuurlijk niet).

• Klontijs: een verzameling sponzige ijsklonten. Het lijkt op papijs, maar het verzacht het wateroppervlak nog meer, dat wil zeggen dat het er ook glad uitziet bij een hogere windsnelheid. Het ziet er vaak uit als door de wind voortgedreven lange donkere stroken, terwijl het water eromheen er helder uitziet door de golven die door de wind ontstaan. Enorme golven van deining zijn soms eenvoudig te zien in dit soort zones. IJsbrekers hebben er geen problemen mee.

• Pannenkoekijs: lappen ijs met een diameter tot 2 m, met verhoogde randen. Zulke ijszones zien er op het radarbeeld helder uit. De deining kan door dit ijstype heen gaan, waardoor lange golven te zien zijn. IJsbrekers komen er gemakkelijk doorheen.

• Grijs ijs, eerstejaars ijs: grote ijsschotsen, die vaak door de wind bij elkaar worden geduwd. Op een radarbeeld ziet het er voor het grootste deel donkergrijs uit. De deining kan dit ijs nauwelijks op en neer bewegen. IJsbrekers doorkruisen het meestal.

• Middelzwaar tot zwaar eerstejaars ijs: terwijl de hiervoor genoemde ijstypen de temperatuur van het water aannemen, is middelzwaar tot zwaar eerstejaars ijs meestal dikker dan 70 cm. Daardoor isoleert het het water van de lucht. Het oppervlak van deze meestal grote schotsen is nogal ruw, daarom ziet het er op het radarbeeld helder uit. IJsbrekers die erdoorheen willen, moeten hard werken. Daarom navigeren ze meestal om grotere ijsschotsen heen.

• Vast ijs: vast ijs of landvast ijs is ook eerstejaars ijs, dat bij de kust wordt gevonden. Dit ijstype is heel zacht en ziet er op het radarbeeld dus donker uit. Een schip dat erdoorheen vaart, laat een spoor achter. IJsbrekers moeten er vaak doorheen om onderzoeksstations op het land te bereiken. Het kan moeilijk zijn voor een ijsbreker om erdoorheen te komen.

• Tweedejaars en meerjaars ijs: zeeijs van vele meters dik, dat vaak enorme ijsschotsen vormt. Als het bijna is gesmolten vormt het kleine ijsbergen. Grote schotsen laten wat structuur, opnieuw bevroren scheuren en dergelijke, zien. Op het radarbeeld zijn ze gemiddeld tot sterk helder, maar in de zomer kunnen ze te zien zijn met donkere stukken van poelen smeltwater of natte sneeuw. IJsbrekers ontwijken het, en ze moeten voorzichtig navigeren.

  
   
   
  

  ASAR image of 20 November 2003

• Enorme ijsschotsen en tafelijsbergen van afkalvende gletsjers (geen zeeijs): enorme schotsen van tientallen meters of zelfs meer dan honderd meter dik. Hun oppervlak kan vele honderden vierkante kilometers groot zijn en er helder of donker uitzien, afhankelijk van de ouderdom, de oppervlaktebedekking en de omgevingstemperatuur. Maar ze hebben allemaal een heldere rand en een donkere rand. De heldere rand is de ijsmuur die naar de radar is gericht (de radar 'kijkt' niet verticaal maar rechts van de richting waarin hij in zijn baan beweegt). De donkere rand is de muur die niet naar de radarverlichting is gericht. Kleinere ijsbergen zijn alleen als een helder punt zichtbaar. Enorme tafelijsbergen kunnen vele maanden blijven bestaan en zich zelfs naar lagere breedtegraden verplaatsen. Al die stukken ijs zijn heel gevaarlijk voor de scheepvaart (denk maar aan de Titanic!). IJsbrekers doen al het mogelijke om te zorgen dat ze er niet eens bij in de buurt komen!

Al deze aanwijzingen kunnen ons helpen bij het interpreteren van radarbeelden die bij de Arctische of Antarctische gebieden.