Geregeld tonen satellietbeelden weerspiegelingen van zonlicht op het aardoppervlak
en dan met name in het water van zeeën en oceanen. In de zomermaanden zijn
dergelijke weerspiegelingen ook zichtbaar op NOAA-beelden van onze omgeving,
bijvoorbeeld op de Noordzee (figuur 1) of in de Nederlandse oppervlaktewateren
(figuur 2). In de zones met zonneglinstering komen soms zaken naar voren, die
onder normale omstandigheden aan het oog ontsnappen of onzichtbaar zijn.
|
|
|
2. Nederland en omgeving, 7 juni 1983. In de Nederlandse oppervlaktewateren treden felle reflecties van zonlicht op. Minder lichtsterke zonneglinstering is zichtbaar boven de Noordzee en doet de Grote Rivieren duidelijk oplichten. In het Westland is opnieuw het broeikaseffect zichtbaar. Satelliet: NOAA 8, ochtendbaan. Instrument: AVHRR. Beeldbewerking: KNMI, De Bilt. |
Spiegelgladde zee
De weerspiegelingen van zonlicht op satellietbeelden manifesteren zich als heldere
plekken of banen tegen een donkere achtergrond. Deze achtergrond is boven zeeën
en oceanen donker doordat water slechts ongeveer 10 procent van het opvallende
zonlicht terugkaatst; dat resulteert in een donkere, haast zwarte tint zoals
bijvoorbeeld op figuur 1 in het Skagerrak of op figuur 7 in Humber en de Duitse
Bocht. Heldere plekken ontstaan alleen als aan de voorwaarde is voldaan dat
satelliet en zon de juiste positie hebben ten opzichte van het wateroppervlak
om de zonnestralen zo van richting te veranderen dat ze de sensor van de satelliet
kunnen bereiken.
Een volkomen gladde zee fungeert als een perfecte spiegel; in dat geval beslaan
de reflecties van het zonlicht op de NOAA-beelden een langgerekt, ovaal gebied
en zijn ze uitzonderlijk helder. We zien dergelijke lichtsterke weerspiegelingen
in figuur 1 optreden in het water van het oostelijke deel van Het Kanaal en
van het zuidelijk deel van de Noordzee voor de Vlaamse en Zeeuwse kust. Ook
in rustig oppervlaktewater treden identieke, felle weerkaatsingen op, zoals
bijvoorbeeld boven West-Nederland in de situatie van figuur 2. De langgerekte
lichtvlek heeft een zelfde oriëntatie als de baan van de overkomende satelliet
(Floor 2004a).
Golvend wateroppervlak
Meestal is het wateroppervlak gerimpeld, wat er in de praktijk op neerkomt dat
er niet één aaneengesloten spiegelend oppervlak is, maar dat in
een bredere strook op het zeeoppervlak van elke golf een deel de juiste stand
kan hebben om reflecties in de richting van de satellietsensor mogelijk te maken.
Binnen het ovale gebied waar bij windstil weer een felle reflectie op zou treden,
resulteert dit in een afname van de intensiteit van het weerkaatste zonlicht,
al kan de weerspiegeling daar nog steeds erg fel zijn. Buiten het weerkaatsingsgebied-bij-spiegelgladde-zee
bevinden zich nu echter eveneens golven die maken dat een deel van het wateroppervlak
de juiste oriëntatie heeft om reflecties op het satellietbeeld te veroorzaken.
Overigens moet het wel rustig weer zijn; als het zeeoppervlak te ruw is, blijven
duidelijk zichtbare weerspiegelingen uit.
Uiteindelijk toont het satellietbeeld daardoor bij rustig, maar niet geheel
windstil weer een minder felle, maar bredere witte band: de zone met zonneglinstering.
Dit effect treedt in figuur 1 op in het westelijk deel van Het Kanaal, de Zeeuwse
wateren en de Noordzee voor de Hollandse kust en bij de Waddenkust. In figuur
2 ligt het gedeelte van de Noordzee dat in beeld is eveneens in deze zone; de
Grote Rivieren steken door hetzelfde effect duidelijk af tegen het land waardoorheen
ze water naar de zee dragen. Overigens is in figuur 1 de Seine ook extra markant
door zonneglinstering.
De hierboven beschreven verschijnselen zijn op zich niet zo uitzonderlijk; wie
vaak satellietbeelden bekijkt zal ermee vertrouwd zijn en in Meteorologica werden
eerder voorbeelden geplaatst (Floor 1995a, 1995b, 2004c). Veel zeldzamer zijn
drie andere effecten, - twee boven zee, het andere boven land, - die op 10 augustus
optraden en waarvoor we, om ze beter zichtbaar te maken, het oorspronkelijke
beeld van figuur 1 moeten uitvergroten (figuur 3). We bespreken eerst in deze
en de volgende paragraaf het golfpatroon dat zich boven de zuidelijke Noordzee
voordoet voor de Zeeuwse Eilanden. Vervolgens gaan we in op andere verschillen
in lichtsterkte binnen het gebied met zonneglinstering. De witte stippen in
het Westland komen aan bod aan het eind van dit artikel.
|
4. Inwendige golven in het overgangsgebied tussen de Golf van Oman en de Indische Oceaan, zichtbaar gemaakt door zonneglinstering. Datum: 27 augustus 2003. Satelliet: Aqua, middagbaan. Instrument: MODIS. Bron: NASA Earth Observatory. Linksonder de noordoostpunt van Somalië; de eilanden horen bij Jemen. |
Inwendige golven
Het 'golfpatroon' voor de Zeeuwse kust doet sterk denken aan zogeheten inwendige
golven, die op radarbeelden van satellieten en - in situaties met zonneglinstering
- soms ook op zichtbaarlichtbeelden, te zien zijn (figuur 4). Inwendige golven
treden niet op aan het wateroppervlak, maar aan een grensvlak onder water tussen
lagen met verschillende dichtheden (figuur 5). De dichtheidsverschillen kunnen
samenhangen met verschillen in temperatuur of in zoutgehalte. Gewone oppervlaktegolven
krijg je als je een steen in het water gooit of als het gaat waaien. Bij inwendige
golven wordt de verstoring meestal veroorzaakt door het getij. De waterbeweging
is in situaties met inwendige golven het grootst aan het grensvlak waarlangs
de golven zich voortplanten en neemt zowel naar boven als naar onderen toe af.
In eerste benadering veroorzaken de inwendige golven daardoor geen op- en neergaande
bewegingen van het water aan het oppervlak. Wel treden er in horizontale richting
stromingen op langs het oppervlak; in wisselwerking met de oppervlaktegolven
veroorzaken deze stromingen verschillen in de ruwheid van de zee. Als de golven
zich voordoen in een gebied waar toevallig net weerspiegelingen van zonlicht
optreden in het zeeoppervlak, zijn deze ruwheidsverschillen zichtbaar. In sommige
gebieden heeft de zee op het satellietbeeld dan een grijze tint; dat is het
geval op plaatsen waar de zee ruwer is door de wisselwerking van de door inwendige
golven in gang gezette stromingen aan het wateroppervlak en de oppervlaktegolven
zelf. Boven rustiger, maar niet spiegelglad water is de tint lichter. Op die
manier worden de inwendige golven in het overgangsgebied tussen de Golf van
Oman en de Indische Oceaan op figuur 4 zichtbaar; het beeld is afkomstig van
de MODIS op de polaire satelliet Aqua. Andere voorbeelden van situaties met
door zonneglinstering zichtbaar gemaakte inwendige golven in de oceaan geeft
Floor (2004b).
|
|
Zandbanken
Hoewel het golfpatroon voor de Zeeuwse kust op figuur 3 veel weg heeft van een
patroon met inwendige oceaangolven als in figuur 4, zijn dergelijke golven in
dit geval niet de veroorzakers. Zo komt de Noordzee in de 'Global Atlas of Ocean
Internal Waves' niet voor als locatie waar het verschijnsel is waargenomen.
Deze atlas bevat (of gaat bevatten) alle gevallen waarin astronauten in het
ruimtelaboratorium het verschijnsel met digitale camera hebben vastgelegd (Klemas
et al., 1999). Ook treedt de gelaagdheid die voor het optreden van inwendige
golven vereist is, in de zuidelijke Noordzee niet of vrijwel niet op (Bouws
2004).
Een aanwijzing voor de oorzaak van het patroon in het geval van figuur 3 kan
worden verkregen door het te vergelijken met het patroon van banken en ondiepten
voor de kust (figuur 6). De oriëntaties van de beide patronen tonen een
grote overeenkomst. Kennelijk beïnvloeden de ondiepten de golfhellingen
die ter plekke optreden. Dit effect treedt inderdaad op en is onderzocht door
Van Gastel (1987). Zij schrijft dat ondiepten soms een 'gladheid' van het wateroppervlak
teweeg brengen, die het ervaren vissers mogelijk maakt de banken op zee te herkennen.
Het effect treedt enorm versterkt op bij rustig weer en is ook te zien op radarbeelden
van het zeeoppervlak die zijn gemaakt vanuit satellieten. Golfmetingen uit het
gebied voor de Zeeuwse en Hollandse kust laten zien dat er op 10 augustus 2003,
de dag waarop het satellietbeeld van figuren 1 en 4 betrekking heeft, inderdaad
sprake was van rustig weer. De golven, - voor zover nog aanwezig, - van de gladde
zee boven de zandbanken, bezitten onvoldoende hellingen om nog zonlicht naar
de satelliet te kunnen weerkaatsen. De ondiepten hebben daardoor een tint die
donker afsteekt tegen de omgeving, waar wél reflecties vandaan komen.
Zo blijken we, net als bij de inwendige golven, met ondiepten samenhangende
verschijnselen aan het zeeoppervlak niet alleen met radar te kunnen vastleggen;
ze zijn onder 'sunglintcondities' ook 'met het blote oog' zichtbaar.
Als een spiegelglad zeeoppervlak wordt veroorzaakt door een windstille zone,
- bijvoorbeeld onder een as van een hogedrukgebied, zijn er eveneens geen geschikte
golven om zonlicht te weerspiegelen naar een satellietsensor. Daardoor zijn
zulke windstille plekken, op dezelfde manier als de ondiepten voor de Zeeuwse
kust in figuur 3, zichtbaar als donkere zones in een overigens door zonneglinstering
relatief helder gebied. Dit effect is zichtbaar in figuur 7 op Het Kanaal en
in de Ierse Zee.
Uitstroom rivieren
De Zeeuwse en Vlaamse zandbanken zijn niet de enige veroorzakers van effecten
in het patroon van zonneglinstering in figuren 1 en 3. De uitstroom van rivieren
lijkt ook invloed te hebben op de ruwheid van het zeeoppervlak en daarmee op
de totale helderheid van de reflecties van zonlicht. We zien beïnvloeding
van de zonneglinstering bij de uitstroom van de Nieuwe Waterweg, de Schelde
en in mindere mate de Thames. De uitstroom van de Nieuwe Waterweg is aan de
noordzijde vrij schep begrensd. Linksboven in figuur 3 bevindt zich een mistveld
dat de zonneglinstering aan het oog onttrekt.
Broeikaseffect
Figuur 3 toont nog een ander interessant detail. Boven Zuid-Holland, en dan
vooral in het Westland, zijn enkele markante witte vlekken zichtbaar. Ongetwijfeld
gaat het hier weer om weerspiegelingen van zonlicht, ditmaal in daar overvloedig
aanwezige glazen kassen. Evenals delen van golven op een wateroppervlak de juiste
helling kunnen bezitten om zonlicht te weerkaatsen naar de satellietsensor,
kan dat het geval zijn bij de glazen daken van broeikassen. We kunnen dan ook
spreken van een broeikaseffect op satellietbeelden (Floor 1984a). Bij zorgvuldige
inspectie van het Westland in de satellietbeelden van figuur 2 en figuur 7,
blijkt het broeikaseffect eveneens aanwezig.
|
Dankbetuiging
Ik dank Evert Bouws (KNMI) voor zijn hulp bij het interpreteren van het golfpatroon
voor de Zeeuwse kust op figuur 3.
Literatuur:
Bouws, E., persoonlijk contact.
Floor, C., 1984a: Greenhouse effect and other reflections on satellite imagery;
Weather January 1984.
Floor, K., 1995a: Zonnespiegelingen en mist op
de Noordzee; Meteorologica september 1995
Floor, K., 1995b: Erin en zonneglinstering : satellietfoto vol contrast; Meteorologica
december 1995
Floor, K., 2004a: Zonnespiegeling
vormt afspiegeling van satellietbaan, Zenit maart 2004.
Floor, K., 2004b: Zonneglinstering
maakt interne oceaangolven zichtbaar, Zenit maart 2004.
Floor, K., 2004c: Satellietbeelden leveren aanwijzingen voor Levanter, Meteorologica
april 2004.
Gastel, K. van, 1985: Ondieptes vanuit de lucht en vanaf de brug, NTT/De Zee,
mei 1985.
Gastel, K. van, 1987: Surface marks of the sea bed (Tekenen van de zeebodem
aan het wateroppervlak). Proefschrift Rijksuniversiteit Utrecht.
Klemas, V.V. et al., 1999, Global Atlas of Ocean Internal Waves, URL: www.onr.navy.mil/sci_tech/ocean/reports/docs/po/99/pokvv.pdf