| | Achtergrond
Weer
Weer is de combinatie van verschillende fenomenen (bijvoorbeeld wind, wolken en neerslag) in de lagere atmosfeer, de zogenaamde troposfeer, op een bepaalde plaats en tijd. Het weer wordt veroorzaakt door de energie van de zon die het aardoppervlak en de hogere atmosfeer opwarmt. Het weer is afhankelijk van de breedtegraad, de orografie (hoogte en reliëf), de land-oceaanverdeling, de natuurlijke landbedekking en menselijk-geografische factoren. De natuurkundige eigenschappen van het weer zijn temperatuur, luchtdruk en luchtvochtigheid.
|  | De beweging van de aarde rond de zon | |
Seizoenen
De aarde beweegt in een elliptische baan rond de zon. Het duurt een jaar om helemaal rond te gaan. De zon bevindt zich in een van de brandpunten van de ellips en de baan van de aarde rond de zon ligt in een denkbeeldig vlak dat de Ecliptica wordt genoemd.
De rotatie-as van de aarde heeft een hoek van 23,5° ten opzichte van de Ecliptica. Terwijl de aarde rond de zon beweegt, beweegt de rotatie-as van de aarde niet. Daarom is het noordelijk halfrond in de zomermaanden naar de zon toe gericht en in de winter van de zon af gericht.
Deze omstandigheden worden veroorzaakt door de verschillende hoeken waarin de zonnestraling het aardoppervlak in de loop van een jaar bereikt. In de zomer is de invalshoek op het noordelijk halfrond hoog. In de wintermaanden wordt de hoek kleiner en bevindt de zon zich lager boven de horizon. Daardoor komt de zon in de wintermaanden op het noordelijk halfrond laat op en gaat hij vroeg onder. De dagen zijn kort en ze zijn koud door de lage blootstelling aan zonnestralen. Dat is de situatie op het noordelijk halfrond. Terwijl het op het noordelijk halfrond winter is, staat op het zuidelijk halfrond de zon hoog. Daar zijn de dagen dan lang en warm. Tijdens de noordelijke zomermaanden is het winter op het zuidelijk halfrond. De seizoenen op het noordelijk en zuidelijk halfrond zijn aan elkaar tegengesteld.
Het punt waarop het zonlicht het aardoppervlak in een rechte hoek raakt beweegt in de loop van een jaar tussen 23,5° N en 23,5° Z. De klimaatverschillen van de seizoenen worden door de schuine hoek van de aarde van 23,5° veroorzaakt. De afstand van de aarde tot de zon is niet zo belangrijk. De noordelijke en zuidelijke keerpunten van de zon worden de keerkringen genoemd. Dit zijn de kreeftskeerkring op het noordelijk halfrond en de steenbokskeerkring op het zuidelijk halfrond.
Zomer op het noordelijk halfrond
Zomer op het zuidelijk halfrond
 Zomer op het noordelijk halfrond
 Zomer op het zuidelijk halfrond
| | Klimaat kaart | |
Klimaatzones
De vorming van klimaatzones is ook een gevolg van de verschillende hoeken van de zonnegolven. Maar er zijn nog veel meer invloeden, zoals de verdeling van land en oceaan, de orografie, atmosferische stromen, oceaanstromen enzovoort. De hoge mate van samenspel is heel goed zichtbaar in de intertropische convergentiezone (ITC).
| | | Intertropische convergentie |
ITC (intertropische convergentie)
De intertropische convergentiezone bevindt zich bij de evenaar. De luchtmassa wordt verwarmd en stijgt daardoor op. Onder de warme luchtmassa wordt een thermisch lagedrukgebied gevormd. De vochtige noordoostelijke passaatwinden uit het noordelijk halfrond en de zuidoostelijke passaatwinden uit het zuidelijk halfrond komen hier samen, of convergeren.
Tijdens de passaatstromen wordt de luchtmassa warmer en stijgt deze op. Vanwege de grote luchtvochtigheid en de zeer hoge temperatuur vormt de stijgende luchtmassa hoge cumulonimbuswolken. Deze wolken zijn veel groter en verticaler dan cumuluswolken die je bij mooi weer ziet. De top van een cumulonimbuswolk kan een hoogte van 12.000 meter bereiken. Wolkenformaties van cumulonimbuswolken zorgen vaak voor regen en onweer.
De locatie van de ITC is afhankelijk van de seizoenen. Van nature beweegt de ITC mee met het hoogste punt van de zon van 20° N tot 20° Z. Er zijn afwijkingen mogelijk, die deels worden veroorzaakt door een hoge passaatcirculatie. De actuele positie van de ITC staat gelijk aan de meteorologische evenaar.
| | Circulatie van passaatwind | |
Passaatwinden
Periodiek stromen winden met een gemiddelde snelheid van 20 km/uur naar het westen, langs de equatoriale zijkanten van de subtropische hogedrukzone. Boven land en aan het begin van hun reis over de oceaan zijn het vooral droge winden, zoals de Harmattan in West-Afrika. Maar tijdens hun reis over de oceaan nemen de winden grote hoeveelheden waterdamp op. In bergachtige barrièrezones ontwikkelen zich daardoor een groot wolkendek en neerslag.
Langs de evenaar komen de noordoostelijke en zuidoostelijke passaatwinden samen in een punt van lage druk. Onder invloed van het hoogste punt van de zon en de daaruit volgende duidelijke opwarming van de grond stijgen de convergerende luchtmassa's op en vormen ze vochtige cumulonimbuswolken. Het opstijgen van luchtmassa’s op de evenaar wordt in evenwicht gehouden door een daling bij de keerkringen, waardoor de cirkel rond is. (zie diagram intertropische convergentie)
NDVI
De Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), die verband houdt met de hoeveelheid fotosynthetisch geabsorbeerde straling, wordt berekend uit het zichtbare rode kanaal en het nabij-infraroodkanaal. De gezonde vegetatie laat een flink stijgende reflectie zien bij 0,7 µm (nabij-infrarood) terwijl gewone aarde, afhankelijk van zijn eigenschappen, een lineaire stijging vertoont. Hoe actiever het chlorofyl is, hoe steiler de reflectie in het nabij-infrarood stijgt bij 0,7 - 1 µm. Daardoor kunnen we de vitaliteit van vegetatie classificeren. Zie ook:Principes van Remote Sensing, Remote Sensing and In kaart brengen van vegetatie.
De standaardisatie (met een formule) vermindert de topografische en atmosferische invloeden en zorgt ervoor dat grote gebieden geobserveerd kunnen worden.
De berekening voor Landsat-NDVI is: (kanaal4 - kanaal3)/(kanaal4 + kanaal3).
Met andere woorden,
| NDVI = |
nabij-infrarood - rood
|
nabij-infrarood + rood |
| | | Voorstelling van Meteosat Second Generation |
Weersatellieten
De weersatellieten die voor meteorologische observaties worden gebruikt, werken in polaire of equatoriale banen. Deze satellieten meten de reflectie en straling van het aardoppervlak. De reflectie en de straling (infrarood) kunnen worden geïnterpreteerd om informatie te krijgen over de wolkenverdeling, temperatuur en de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. Er wordt speciale aandacht gegeven aan het vroeg opmerken van orkanen en onweersbuien. Vanwege de straling is het mogelijk om de temperaturen van luchtlagen en het aardoppervlak te meten. Daardoor is het ook mogelijk om de wolkenhoogte te bepalen. Zelfs ’s nachts kan de wolkenverdeling worden geobserveerd, door het meten van infraroodstraling.
Meteosat
- Meteosat First Generation:
- Grondresolutie:
- zichtbaar licht (VIS) 2,5 km
- infrarood (IR) 5 km
- Spectrale kanalen
- 1: 0.50 - 0.90 µm zichtbaar licht
- 2: 5.70 - 7.10 µm waterdamp
- 3: 10.50 - 12.50 µm thermisch infrarood
- Werkhoogte 36 000 km
- Herhaaltempo 30 minuten
- Gegevens sinds 1978
Zichtbaar licht: het VIS-kanaal werkt in het zichtbare spectrum. Het meet de zonnestraling die door de atmosfeer en het aardoppervlak wordt gereflecteerd. Water en ijswolken vallen op vanwege hun opmerkelijk hogere reflectie. Natuurlijk kunnen sneeuw en ijs een vergelijkbaar sterke reflectie hebben. De reflectie van wateroppervlakken is heel sterk afhankelijk van de opnamerichting en de omstandigheden op het oppervlak.
Waterdamp: het WV-kanaal werkt in de zone van waterdamp-absorptie (5,7 – 7,1 µm, midden-infrarood). Vanwege de sterke absorptie in dit golflengtegebied worden vooral waarden van de middelste en bovenste troposfeer vastgelegd. De atmosferische absorptie van de midden-infraroodstraling is zelfs zo sterk dat het aardoppervlak bijna niet door de straling wordt bereikt. Daardoor is er op het aardoppervlak niets meer te reflecteren, zodat dit ‘onzichtbaar’ lijkt te zijn.
Zelfs in gebieden waar zich geen wolken hebben gevormd kunnen stroomvelden van waterdamp die zich in de bovenste atmosfeer bevinden uiteindelijk wolken en neerslag veroorzaken. De afbeeldingen hebben meestal een lagere resolutie dan IR-afbeeldingen, maar ze zijn dag en nacht beschikbaar. Dat is een voordeel ten opzichte van afbeeldingen met zichtbaar licht. Waterdamp is dag en nacht te zien, omdat het midden-infrarood dag en nacht bestaat en niet afhankelijk is van het bestaan van rechtstreekse zonnestraling. Het nut van de afbeeldingen is minder groot omdat waterdamp van ‘laag niveau’ vaak heel belangrijk is voor de vorming van wolken en neerslag. Doordat de afbeeldingen vooral het ‘hoge niveau’ laten zien, kunnen ze belangrijke variaties in waterdamp op lagere niveaus missen.
Thermisch infrarood: het IR-kanaal werkt in een spectraal gebied met een lage absorptie van spoorgassen. Daardoor is het mogelijk om langgolvige straling van het aardoppervlak en de wolkenoppervlakken te meten. De wolken zijn heel goed te onderscheiden, omdat ze een lagere temperatuur hebben vergeleken met de oppervlaktetemperaturen van de aarde. Het wordt moeilijker met laaghangende wolken en sneeuw- en ijsvelden, die lage temperaturen kunnen vertonen die lijken op de oppervlakken van ijswolken.
Meteosat Second Generation
Meteosat Second Generation (MSG), ook wel Meteosat 8 genoemd, is nu in bedrijf. Deze satelliet heeft verbeterde technische specificaties. MSG genereert twee keer zo snel dan de huidige Meteosat multispectrale beeldvorming van het aardoppervlak en wolkensystemen (elke 15 minuten in plaats van elk half uur) en doet dit voor een veel groter aantal spectrale kanalen (twaalf, in plaats van de drie van Meteosat). Hij biedt ook sterk verbeterde geometrische resolutie (1 km voor het zichtbare kanaal met hoge resolutie en 3 km voor de andere kanalen). Acht van de kanalen zijn thermisch infrarood en zorgen voordurend voor allerlei informatie, zoals gegevens over de temperatuur van wolken, land en zeeoppervlakken. Door gebruik te maken van kanalen die ozon, waterdamp en kooldioxide absorberen geeft MSG meteorologen ook de kans om de eigenschappen van atmosferische luchtmassa’s te analyseren. Dat maakt het mogelijk om een driedimensionaal beeld van de atmosfeer te reconstrueren. Twee van de acht infraroodkanalen worden nu op de homepage van Eumetsat gepubliceerd. De huidige mogelijkheden van Meteosat blijven behouden.
Bron: EUMETSAT
| |
