Satelliet en schip maken nauwkeuriger kaart van zeebodem

Door gravitatiemetingen van satellieten en dieptebepalingen van schepen op een intelligente manier aan elkaar te koppelen heeft een Amerikaans team van geofysici onder leiding van Walter Smith en David Sandwell een nauwkeuriger kaart van de zeebodem samengesteld (Science, 26 september). De digitale kaart is opgebouwd uit 68 miljoen pixels.

De oceaanbodem, zo schrijft Science in een commentaar, mag dan slechts enkele kilometers water van ons oog verwijderd zijn, we weten er minder van dan van het maanoppervlak. De beschikbare gegevens zijn tweeërlei: dieptemetingen vanaf schepen en gravitatiemetingen vanuit satellieten. In het eerste geval stuurt een schip een geluidsgolf naar de bodem en vangt die na terugkaatsing weer op. Dat levert precieze, maar zeer lokale dieptes. Er bestaan stukken oceaan zo groot als Nederland waar nog nooit dieptemetingen zijn gedaan.

Om te voorkomen dat de hoogtecontouren in deze 'witte vlekken' neerkomen op natte-vingerwerk, worden de dieptemetingen van schepen aangevuld met grovere waarnemingen van satellieten. Die sturen vanuit hun baan om de aarde microgolven omlaag, waarbij de teruggekaatste bundel iets zegt over de vorm van de zeespiegel. Het gaat hierbij om gravitatie-effecten. Een vulkaan op de zeebodem trekt door zijn grote massa extra water naar zich toe, resulterend in een lokale 'waterbult' van 2à 3 meter hoogte aan de oppervlakte - detecteerbaar voor de satelliet. Smith en Sandwell hebben vooral geprofiteerd van het beschikbaar komen van geheime militaire satellietdata van de Europese ERS-1 en de Amerikaanse Geosat, in 1995.

Ook aan satellietwaarnemingen kleven bezwaren. Zo ontbreken details kleiner dan 12 kilometer en waar de oceaanbodem uit sediment bestaat in plaats van het zwaardere basalt, voorspelt de satelliet een berg waar de bodem zo plat is als een dubbeltje. Een oplossing is de echometingen van schepen aan de satellietgegevens te koppelen door middel van wiskundige transferfuncties. Die ijken beide typen gegevens waar dat kan en maken extrapolatie mogelijk naar gebieden met alleen satellietgegevens. Zo kan de resolutie worden verkleind van 12 kilometer tot 1 kilometer (op hogere breedtes).De nu gepubliceerde kaart biedt een spectaculaire blik op de midoceanische rug, waar 'vers' basalt uit de diepte omhoogwelt en de oceaanschollen opzij duwt. Er treden hier discontinuïteiten op die niet zonder meer in de gangbare theorie passen.

Toepassingen heeft de kaart voor vissers die nieuwe locaties kunnen uitzoeken, terwijl oceanografen hun modellen voor watercirculatie ermee kunnen verfijnen.

Navigeren in relatief ondiep water aan de hand van de kaart is vragen om moeilijkheden. Een vergelijking met echometingen vanaf schepen ter plekke van de Foundation Seamounts, ten zuidoosten van Tahiti, vertoonde op sommige plekken verschillen van honderden meters.