Met Meteosat-6 blijft de ESA dominant in de ruimte; Voor weersvoorspellingen moet u in Europa zijn

Vorige week, in de nacht van 19 op 20 november, werd vanaf de Europese lanceerbasis Kourou (Frans-Guyana) met behulp van een Arianeraket de weersatelliet Meteosat-6 gelanceerd. Dit is de zesde van een serie Europese satellieten die in de afgelopen zestien jaar werden gelanceerd ten behoeve van de weersverwachting. De twee nu in gebruik zijnde satellieten vormen onmisbare schakels in het netwerk van meteorologische satellieten waarmee de gehele aardatmosfeer wordt bewaakt. De schakels van dit netwerk worden regelmatig vernieuwd, opdat het netwerk van satellieten permanent intact blijft.

De eerste meteorologische satelliet, Tiros 1, werd in april 1960 gelanceerd door de Amerikanen. Dat was nog geen drie jaar nadat de Russen het eerste simpele kunstmaantje (Spoetnik 1) in een baan om de aarde hadden gebracht. Meteorologen zagen dus al direct de grote waarde van satellieten voor hùn werk. Sinds die tijd zijn er tientallen, steeds geavanceerdere weersatellieten gelanceerd en uiteindelijk kwam men tot een efficiënt netwerk van zulke satellieten.

Polaire satellieten

Binnen het kader van de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO) zijn er afspraken gemaakt over de samenstelling van dit netwerk. Het bestaat uit twee soorten satellieten: polaire en geostationaire. De eerste draaien op hoogten tussen 800 en 900 km in een baan die hen over de poolstreken voert. Zij maken gedetailleerde opnamen van betrekkelijk kleine delen van het aardoppervlak en bestrijken de gehele aarde iedere dag minstens tweemaal: eenmaal overdag en eenmaal 's nachts.

De tweede soort satellieten draait op een hoogte van 35.800 km in een cirkelbaan boven de evenaar. Op die hoogte bedraagt de omlooptijd precies 24 uur, zodat een satelliet dan boven een bepaald punt van de evenaar 'stil' staat. Vanuit zijn hoge positie overziet hij steeds hetzelfde, grote deel van de aarde. De poolgebieden zijn het moeilijkst waarneembaar, maar die worden goed gezien door de polaire satellieten.

In internationaal verband heeft men afgesproken dat het netwerk van weersatellieten moet bestaan uit vijf geostationaire en tenminste twee polaire satellieten. Momenteel zijn er vier polaire satellieten: een Russische (Meteor), een Chinese (FY-1B) en twee Amerikaanse (NOAA). In de praktijk maken Europese weerkundigen echter alleen gebruik van de gevens van de twee Amerikaanse satellieten.

De Verenigde Staten zouden twee geostationaire weersatellieten voor hun rekening moeten nemen: één boven hun westkust en één boven hun oostkust. Japan, Rusland en Europa zouden elk één satelliet verzorgen. De Russen hebben tot nu toe echter nog niet hun bijdrage kunnen leveren, terwijl de Amerikanen door pech en vertragingen slechts één geostationaire satelliet hebben bijgedragen.

Darmstadt

De Europese weersatellieten, Meteosat geheten, worden ontwikkeld door de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en gebouwd door een Europees consortium van ondernemingen onder leiding van het Franse Aerospatiale. Draait zo'n satelliet eenmaal om de aarde, dan komt hij onder de verantwoordelijkheid van EUMETSAT, de in 1986 in werking getreden Europese organisatie voor de exploitatie van meteorologische satellieten.

Het hoofdkwartier van EUMETSAT bevindt zich op het European Space Operations Center (ESOC) in Darmstadt, van waaruit de verbinding met alle Europese satellieten (en ruimtesondes) wordt onderhouden. Van EUMETSAT zijn 16 Europese landen lid. Deze landen dragen ook bij aan de financiering van het Europese Centrum voor Middellange Weersverwachtingen (ECMWF) dat in Reading, Engeland, is gevestigd.

Meteosat-1 (gelanceerd in 1977) en Meteosat-2 (1981) zijn inmiddels alweer buiten gebruik. Meteosat-3 (1988), Meteosat-4 (1989) en Meteosat-5 (1991) zijn in werking. Nummer 4 bewaakt thans, op zijn hoge plaats boven de nulmeridiaan van Greenwich, Europa, Afrika, de Atlantische Oceaan en het Midden-Oosten, terwijl nummer 5 op een nabijgelegen positie als direct inzetbare reserve fungeert. Nummer 4 gaat nu vervangen worden door de vorige week gelanceerde Meteosat-6.

Problemen

Meteosat-4 werd in 1989 de vervanger van Meteosat-3. Daarmee was de rol van nummer 3 echter nog niet uitgespeeld. De Amerikanen beschikten sinds 1989 door hun problemen slechts over één geostationaire weersatelliet (GOES-7) en daarmee was het niet mogelijk om gedurende het orkaanseizoen zowel de oost- als de westkust van de Verenigde Staten voldoende te bewaken. Op verzoek van de VS werd Meteosat-3 in 1991 naar de positie 50ß8 westerlengte verplaatst, om de Amerikaanse oostkust in de gaten te houden.

In februari dit jaar werd Meteosat-3 nòg verder westwaarts verplaatst, naar 75ß8 WL, om beide Amerikaanse kusten te kunnen bewaken. Van de tweede Amerikaanse satelliet begon namelijk de brandstof voor de stuurraketjes van de standregeling op te raken en de Amerikanen wilden niet riskeren dat zij dit jaar in het orkaanseizoen zonder geostationaire weersatelliet zouden komen te zitten.

Omdat Meteosat-3 zo ver westelijk buiten het bereik van zijn grondstation in Darmstadt zou komen, werd er een nieuw grondstation gebouwd op Wallops Island, in Virginia. Sinds die tijd vermeldt de ESA trots dat 'Europa nu een satellietstation op Amerikaans grondgebied heeft' en 'met de twee Meteosats nu meer dan de helft van de gehele aarde bewaakt'. Deze situatie zal duren tot april volgend jaar, wanneer de Verenigde Staten een nieuwe GOES hoopt te lanceren.

Telescoop

Het belangrijkste instrument van een Meteosat is een telescoop die de aarde waarneemt in drie golflengtegebieden: in zichtbaar licht, (infrarode) warmtestraling en in de (infrarode) straling van waterdamp. De satelliet draait honderd maal per minuut om zijn as en tast tijdens die draaiing het aardoppervlak van noord naar zuid af. Iedere dertig minuten wordt een set van drie opnamen geproduceerd. De detailscherpte bedraagt 2,5 km in zichtbaar licht en 5 km in het infrarood.

De waarnemingen worden rechtstreeks gezonden naar het grondstation Odenwald en van daaruit naar het European Space Operations Center in Darmstadt. Hier worden de waarnemingen verwerkt en herleid tot meteorologische gegevens, zoals temperatuur, vochtigheid, windrichting, neerslag en bewolkingsgraad. Al deze informatie gaat langs dezelfde weg terug naar de satelliet, die de informatie vervolgens naar meer dan 2000 ontvangststation in meer dan honderd landen stuurt: nationale weerdiensten en andere gebruikers.

Met een Meteosat kunnen ook de gegevens worden ingezameld van automatische of halfautomatische weerstations in afgelegen gebieden op aarde, of van boorplatforms, boeien, schepen en vliegtuigen. Een Meteosat heeft hiervoor 66 kanalen beschikbaar. Verder kan Meteosat opnamen van de Amerikaanse GOES opvangen en naar Europese weerdiensten zenden.

Weerballonen

Waarnemingen van weersatellieten zijn in de afgelopen jaren steeds belangrijker geworden voor de weersverwachting. Dit belang ligt niet zozeer in de mooie wolkenfoto's die de satellieten leveren, maar vooral aan hun metingen van temperatuur en vochtigheid op verschillende hoogten in de atmosfeer. Deze metingen vormen een uiterst belangrijke aanvulling op de metingen die vanaf het aardoppervlak met behulp van weerballonnen worden verricht. Meteorologen hebben deze metingen nodig voor de numerieke computermodellen van de atmosfeer, met behulp waarvan zij weersverwachtingen voor verschillende termijnen maken.

In oktober vorig jaar begon het Britse bureau Bramshill Consultancy op verzoek van de ESA uit te zoeken welk aandeel Meteosat in deze verbeteringen heeft gehad en welk aandeel Meteosat heeft in de economische voordelen die de verbeterde weersverwachting oplevert voor de lidstaten. De resultaten van dit onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met een econoom van de universiteit van Manchester en een meteoroloog van de universiteit van Birmingham, werden vorige maand in Parijs met enige nadruk aan de pers gepresenteerd.

Volgens het onderzoek van Bramshill zou de nauwkeurigheid van een 72-uurs verwachting nu in vele gevallen even groot zijn als die van een 24-uurs verwachting van tien jaar geleden. De nauwkeurigheid van een 24-uurs verwachting is toegenomen van 71 procent in 1980 tot 78 procent in 1990. Dat lijkt een minieme verbetering, maar men moet bedenken dat de ondergrens niet bij 0 procent ligt maar bij 40 procent (doordat het weer een zekere 'traagheid' heeft en in één dag vaak niet veel verandert). Verder is een nauwkeurigheid van 100 procent onbereikbaar (omdat het weer een chaotisch systeem is) en wordt rond de 85 procent een absolute bovengrens bereikt.

De belangrijkste factoren die aan deze stijging bij 24-uurs verwachtingen hebben bijgedragen zijn de verbeterde rekenmethoden en snellere computers (samen goed voor 57 procent). Het gebruik van de gegevens van polaire satellieten zou voor 16 procent aan de verbetering hebben bijgedragen en het gebruik van Meteosat-gegevens voor 16 procent. Verwachtingen op kortere termijn, van 6 uur, zouden door Meteosat nog wat meer zijn verbeterd: 21 procent.

Economisch nut

De economische voordelen van een verbeterde weersverwachting in het algemeen zouden volgens het onderzoek het grootst zijn in de bouw, het transportwezen en de landbouw en visserij. De totale 'opbrengst' voor alle industriesectoren in alle ESA-lidstaten tezamen wordt door het bureau becijferd op 12,5 miljard gulden (in 1990). Daar komt dan nog 10,3 miljard gulden bij voor het economische 'nut' voor het algemene publiek. De bijdragen van Meteosat hierin worden geschat op respectievelijk 280 miljoen en 360 miljoen gulden.

De 'winst' die met het Meteosat-systeem wordt geboek is enkele malen groter dan de kosten van het bouwen en exploiteren van de satellieten. Het zal dus geen toeval zijn dat ESA deze positieve resultaten presenteert in de tijd dat EUMETSAT haar plannen heeft bekend gemaakt om in de toekomst een deel van de meetgegevens van haar weersatellieten te gaan coderen. Gebruik van Meteosat-gegevens is dan alleen mogelijk na betaling van een financiële vergoeding. Tot nu toe kon iedereen die over een goede ontvanger en schotelentenne beschikte Meteosat-gegevens gratis uit de lucht pikken.

Het was EUMETSAT al enige tijd een doorn in het oog dat er winst wordt gemaakt door instellingen die van Meteosat-gegevens gebruik maken zonder een financiële bijdrage aan de organisatie te leveren. In 1994 gaat de organisatie de techniek van het uitzenden van gecodeerde signalen beproeven. In 1995 moet het grootste deel van de meest gedetailleerde (c.q. meest waardevolle) informatie dan routinematig in gecodeerde vorm worden uitgezonden. Uitzonderingen kunnen worden gemaakt voor sommige landen die geen lid zijn van EUMETSAT en niet zo goed bij kas zitten.

De laatste Meteosat van de huidige serie is nummer 7, die in 1995 of 1996 wordt gelanceerd. Hij zal, omstreeks het jaar 2000, worden opgevolgd door de eerste van een serie van tweede generatie weersatellieten: de Meteosat Second Generation (MGS). Plannen hiervoor worden nu uitgewerkt door ESA en EUMETSAT. De nieuwe satellieten zullen in meer golflengtegebieden kunnen waarnemen en een hogere resolutie (detailscherpte) hebben. Hierdoor wordt het waarnemingsgrid nog 'fijnmaziger' en kunnen weersverwachtingen wellicht nog wat worden verbeterd.

Tegen die tijd zal ESA wellicht ook haar eerste polaire weersatelliet lanceren, METOP-1. Deze zal een van de twee polaire Amerikaanse NOAA-satellieten moeten vervangen. De Amerikanen willen hun bijdrage aan het systeem van polaire weersatellieten namelijk na 1997 halveren. Vanaf dat moment zal dus met Europese weersatellieten de gehele aarde worden bewaakt. Maar ook de metingen van deze geavanceerde satellieten zullen alleen na betaling verkrijgbaar zijn.

    • George Beekman