Vervuiling en vervuilers: SCIAMACHY ligt op de loer

Concentraties van stikstofdioxide in Europa, waargenomen met SCIAMACHY aan boord van de satelliet Envisat
5 juni 2008

SCIAMACHY of Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmosphere Chartography is een systeem van multispectrale detectie die al zes jaar lang permanent de scheikunde van onze atmosfeer analyseert.

Het 215 kilogram wegende optische instrument maakt deel uit van de tien instrumenten aan boord van ESA's aardobservatiesatelliet Envisat, die sinds maart 2002 op een hoogte van ongeveer 800 kilometer rond de aarde draait. In het instrument is door België, Nederland en Duitsland 100 miljoen euro geïnvesteerd. Vanuit een baan om de aarde houdt SCIAMACHY als een heuse spion vanuit de ruimte vervuiling en de oorzaken ervan in de gaten.

Envisat heeft en massa van meer dan acht ton. Deze met een Ariane 5-raket gelanceerde satelliet is de meest ambitieuze ooit op het vlak van aardobservatie. Heel nauwgezet en efficiënt houdt hij de aarde in de gaten, bekijkt hij de verschijnselen die ons milieu beïnvloeden en de manier waarop onze planeet evolueert.

Als alles goed blijft gaan moet Envisat nog zeker tot 2010 blijven functioneren. Aan de aflossing van de wacht wordt reeds gedacht. ESA wil nu de continuïteit van de waarnemingen graag verzekeren tot wanneer de eerste drie nieuwe Sentinel-satellieten gelanceerd worden. Door minder baanaanpassingen te doen hoopt men het met de brandstof aan boord van Envisat langer te kunnen doen, zodat het leven van Envisat misschien nog tot 2013 gerekt kan worden.

Voorbeeldige samenwerking

Schema van de scheikundige processen in de atmosfeer als gevolg van de invloed van de zon en menselijke activiteit

De ontwikkeling van SCIAMACHY werd gefinancierd door het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), het Nederlands Instituut voor Vliegtuigontwikkeling en Ruimtevaart (NIVR) en het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA).

In Vaals, in het gebied dat als het 'drielandenpunt' bekend is, kwamen onlangs vertegenwoordigers van de drie landen samen om een bilan op te maken van zes jaar waarnemingen door SCIAMACHY. Daarbij was ook prof. Paul J. Crutzen aanwezig. Hij kreeg in 1995 de Nobelprijs voor Scheikunde voor zijn werk in verband met het gat in de ozonlaag en de scheikundige veranderingen in de atmosfeer.

Alle specialisten zijn het erover eens: door SCIAMACHY, een spectrometer die de scheikunde van onze atmosfeer bestudeert, is Envisat een ware spion die vanuit de ruimte vervuiling én vervuilers van de atmosfeer wereldwijd in de gaten houdt. Het instrument is goed voor ongeveer 500 wetenschappelijke publicaties, die beschrijven wat er allemaal verandert in het systeem aarde-atmosfeer.

Vanuit de ruimte werden in dit verband drie verontrustende verschijnselen waargenomen, waar de mens ernstig rekening mee moet houden:

  • de onophoudelijke verhoging gedurende de afgelopen jaren van de hoeveelheid stikstofdioxide boven China, een zekere beheersing van de uitstoot boven Europa en een lichte vermindering boven Noord-Amerika;

  • de stabilisatie van de ozonlaag, maar zonder dat men een verkleining vaststelt van het gat in de ozonlaag, dat aan de basis ligt van een stijging van het aantal gevallen van huidkanker;

  • de concentratie van broeikasgassen (koolstofdioxide en methaan) als gevolg van menselijke activiteit, verantwoordelijk voor de opwarming van het klimaat.

Opvolger

China levert een steeds grotere bijdrage aan vervuiling, zoals de waarnemingen van SCIAMACHY onthullen

De deelnemers aan de bijeenkomst in Vaals, waaronder prof. John Burrows die SCIAMACHY in de jaren '80 ontwierp, denken al na over een vervolg. SCIAMACHY heeft heel duidelijk het belang van dit soort waarnemingen voor de hele wereldgemeenschap aangetoond. Er is dan ook dringend nood aan een opvolger zodat de metingen ononderbroken kunnen worden verdergezet.

Voor de andere sensoren aan boord van Envisat is de operationele opvolging wel al verzekerd, met de polaire Metop-weersatellieten van Eumetsat en de drie eerste Sentinel-aardobservatiesatellieten (vanaf 2012-2013) van het programma Global Monitoring for Environment & Security (GMES).

Maar ESA heeft nog geen satelliet gepland, die bestemd is voor waarnemingen van de scheikunde van de atmosfeer. Die is wel voorzien in een post-Metop programma van Eumetsat, maar daarvan zal de eerste satelliet pas in 2019 de ruimte ingaan.

Als er moet gewacht worden tot het einde van het volgende decennium, dan krijgen de onderzoekers te maken met een dramatische en onaanvaardbare leemte bij het verzamelen van dit soort cruciale gegevens vanuit de ruimte.

Elevated carbon dioxide over Europe
Koolstofdioxide boven de Benelux, geanalyseerd over de periode 2003-2005

In Nederland stelt het NIVR, samen met het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI), de Stichting Ruimte-Onderzoek Nederland (SRON), TNO Space en Dutch Space als absolute prioriteit een verbeterde versie van SCIAMACHY voor. Het Troposphere Ozone Monitoring Instrument (TROPOMI) heeft een massa van 125 kilogram en zou aan boord van een Sentinel 5 Precursor kunnen vliegen. Die kan in 2013 de ruimte ingaan.

De kosten van deze missie worden geschat op 175 miljoen euro en landen als Duitsland, het Verenigd Koninkrijk en Zwitserland hebben hun belangstelling al laten merken. Volgens ESA-directeur voor aardobservatie Volker Liebig zou de financiering van deze Sentinel 5 Precursor deel kunnen uitmaken van de voorstellen op de ministeriële ESA-raad van 25 en 26 november in Den Haag.

Belgische microsatelliet

Dr Volker Liebig
Dr Volker Liebig: voortzetting en beschikbaarheid van waarnemingsgegevens is van prioritair belang

België van zijn kant stelt met het BIRA aan ESA het nationaal project Atmospheric Limb Tracker for the Investigation of the Upcoming Stratosphere (ALTIUS) voor. Het gaat om een microsatelliet met een multispectrale sensor voor onderzoek van de evolutie van de stratosfeer. Hij zou in 2012 kunnen gelanceerd worden.

Onder impuls van SCIAMACHY zijn de chemische processen in de atmosfeer, gezien in een globaal kader, een belangrijk onderzoeksthema geworden in Europa. Maar het is essentieel dat de gegevens van de satellieten ook snel en gemakkelijk beschikbaar zijn.

Daarom heeft ESA in het kader van het Data User Programme op internet de dienst TEMIS (http://www.temis.nl) opgericht. TEMIS staat voor Tropospheric Emission Monitoring Internet Service en is een operationeel centrum voor de verwerking en archivering van gegevens over de staat van de troposfeer, van de concentraties van stikstofdioxide, methaan en ozon en van ultraviolette straling. Het is het resultaat van Europese samenwerking tussen Nederland (met het KNMI en SRON), België (BIRA en VITO), Italië (CGS en ISAC), Finland (FMI), Zwitserland (EMPA) en Ierland (NUIG). De gegevens zijn al enkele uren na de waarnemingen met Envisat beschikbaar en ze worden gebruikt voor voorspellingen van de luchtvervuiling.

Tijdens de Raad in Den Haag wil ESA nog verder gaan en de financiering vragen - met een budget van 100 miljoen euro - van het initiatief Essential Climate Variables (ECV). Daarbij wil men wereldwijd via een gestandaardiseerde databank op basis van nieuwe software alle gegevens en modellen aanbieden, die de afgelopen 30 jaar op basis van waarnemingen met ESA-satellieten tot stand zijn gekomen.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.