Kees Floor, Het Weer Magazine, augustus 2010
Kees Floor, Het Weer
Magazine, augustus 2010
Op 20 april 2010 raakte de Deepwater Horizon van oliemaatschappij BP in
de problemen door een brand en een explosie. Twee dagen later zonk het boorplatform
en kort daarna begonnen er grote hoeveelheden olie in zee te lekken. Plaats
delict: de Golf van Mexico, ongeveer 80 kilometer ten zuidoosten van de Mississippidelta.
Maanden later stroomde er nog steeds olie weg. De ernst van de situatie werd
- voortbouwend op en profiterend van eeuwenoude kennis - in kaart gebracht met
onder andere satellietbeelden.
 |
 |
 |
 |
 |
|
St Aidan van Lindesfarne.
|
De Engelse monnik Bede (bijgenaamd
Venerabilis).
|
|
Marcel Minnaert.
|
1. Blusboten rond het brandend boorplatform Deepwater Horizon in de Golf van Mexico, ongeveer 80 kilometer ten zuidoosten van de monding van de Mississippi in Louisiana, USA. Datum: 21 april 2010. Bron: Amerikaanse Kustwacht USCG. |
In het jaar 77 na Chr. beschreef de Romeinse militair, letterkundige en amateur-wetenschapper
Plinius de Oudere in zijn aan keizer Titus opgedragen boek Naturalis Historia
de praktijk van zeelieden om te hoge golven te dempen met olie. Ook in de middeleeuwen
dook dit gegeven weer op. De Engelse monnik en geleerde Bede (bijgenaamd Venerabilis)
vertelt in zijn Historia ecclesiastica gentis Anglorum uit 731 het verhaal van
priester Utta, die Eanfle, de dochter van koning Edwin en beoogd bruid van koning
Oswy, op een bootreis begeleidde naar haar toekomstig echtgenoot. Sint Aidan
van Lindesfarne had de priester op weg gestuurd met een kruik heilige olie,
om die zo nodig over zee uit te sprenkelen als deze te onstuimig zou worden.
Inderdaad stak er een storm op en werd de zee ruw. Bijna was de priester vergeten
dat hij de olie bij zich had en waartoe die moest dienen. Uiteindelijk schoot
het hem toch te binnen en goot hij alsnog de olie uit over zee, die volgens
het verhaal van de eerste Engelse geschiedschrijver vrijwel direct kalmeerde.
Het effect van olie op de golven en het gebruik dat zeelieden daarvan maken
werd in 1774 opnieuw opgerakeld door Benjamin Franklin, bekend van zijn levensgevaarlijke
proeven met vliegeroplatingen in onweersbuien. Ruim een eeuw later, in 1886,
ging de Amerikaanse marineofficier Wyckoff in een voordracht voor de American
Philosophical Society uitvoerig op het verschijnsel in. Ook Minnaert besteedt
aandacht aan het verschijnsel in deel drie van zijn klassieker De natuurkunde
van 't vrije veld uit 1940. En vandaag de dag blijkt het dempend effect van
olie op de golven aan de basis te liggen van satellietwaarnemingen van olielekken,
-lozingen en -rampen. Waar olie drijft is de zee namelijk minder ruw en dat
is op satellietbeelden soms goed te zien.
Radarbeelden
De meest voor de hand liggende manier om de olie vanuit de ruimte te detecteren
is met een radarinstrument op een satelliet. Radar heeft geen last van duisternis,
kijkt door bewolking heen en is uiterst gevoelig voor verschillen in ruwheid
van het zeeoppervlak veroorzaakt door bijvoorbeeld olie. Radarinstrumenten bevinden
zich onder andere op de commerciële Canadese satelliet RADARSAT-2 en op
de Envisat van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA.
De radar meet de ruwheid van het aardoppervlak. Een landoppervlak is ruwer dan
een zeeoppervlak, verstrooit daardoor meer radarstraling en krijgt zo een lichtere
tint op het uiteindelijke radarbeeld. Evenzo krijgt een ruwere zee, zonder olie,
een lichtere tint dan een door de aanwezigheid van olie minder ruwe of gladde
zee. Deze verdeling van tinten is goed te zien op het RADARSAT-beeld van 8 mei
2010, twee en een halve week na de explosies op het boorplatform (figuur 2).
De locatie van de lekkende bron (leaking well) is aangegeven met een geel kruis.
De olievlekken (oil slicks) tekenen zich als donkere vlekken af tegen een lichtere
achtergrond; in totaal is 13000 vierkante kilometer bedekt met olie. Overigens
is ook te zien dat niet elke donkere vlek op olie hoeft te duiden. In windstille
gebieden (low wind area) is de zee ook glad; die zones springen er dus ook uit
door een donkere tint.
 |
 |
|
|
Zonneglinstering
Op 'gewone' satellietbeelden, de zichtbaarlichtbeelden in natuurlijke kleuren,
zijn olievlekken doorgaans veel moeilijker op te sporen dan op de radarbeelden.
Onder normale omstandigheden is op die beelden de olie donker, evenals de zee
of de oceaan; om de olie te kunnen zien is echter een verschil in kleur of in
lichtsterkte vereist. De situatie verandert als de olie zich bevindt in gebieden
waar zonneglinstering of zonneschittering kan optreden. Sporen van zonneglinstering
zijn op de zogeheten MODIS-beelden van de Amerikaanse satellieten Terra en Aqua
in de maand mei geregeld boven de Golf van Mexico te vinden. Zonneglinstering
geeft het zeeoppervlak een zilveren glans. Het effect wordt veroorzaakt door
golven. Als delen van de golfhellingen de juiste stand bezitten om het zonlicht
te kunnen weerkaatsen in de richting van de sensor van de satelliet, wordt de
zilveren glans zichtbaar. In de heldere band met zonneschittering is vaak een
donkere vlek te zien; daar zijn dan geen golven die reflecties kunnen veroorzaken
doordat er geen wind staat en de zee glad is. Meestal bevindt zich boven zo'n
donkere plek het centrum van een hogedrukgebied.
Ook in gebieden waar olie de golven dempt, wijken de reflecties af van wat er
daarbuiten optreedt. Daardoor ontstaan er tintverschillen tussen door olie vervuilde
en onaangetaste delen van het wateroppervlak. Nu eens is de olie lichter van
tint, dan weer is de olie donkerder. Door dit effect is de olie niet alleen
op radarbeelden, maar ook op verscheidene MODIS-beelden in natuurlijke kleuren
te lokaliseren. De olievlekken moeten wel minstens enkele honderden meters in
doorsnee zijn om ze op de MODIS-beelden te kunnen zien; in het geval van het
boorplatform Deepwater Horizon werd hieraan ruimschoots voldaan.
Figuur 3 geeft een voorbeeld van het contrast tussen olie en omgeving bij zonneglinstering.
Midden in beeld is de olie veel helderder dan het water, rechts leidt de aanwezigheid
van olie juist tot een donkerder tint. Het sediment dat met het rivierwater
mee in zee stroomt, geeft de kustwateren een beige tint.
 |
|
Eerder onderzoek
De mogelijkheid om in de Golf van Mexico olievlekken op te sporen met behulp
van satellietbeelden met zonneglinstering werd eerder benut door de Amerikaanse
oceanograaf Chuanmin Hu. In een vorig jaar in de vakpers verschenen artikel
laat hij samen met een aantal collega's zien hoe je daarbij te werk kunt gaan.
Het idee ontstond toen Hu op zoek was naar tekenen van giftige algenbloei in
dat gebied. Hij bekeek daartoe talrijke, dagelijks routinematig gegenereerde
MODIS-beelden van de Amerikaanse satellieten Terra en Aqua. Uit kleurverschillen
in het zeewater hoopte hij situaties met algenbloei te kunnen vinden.
Op veel van die beelden zijn echter in sommige delen van het gescande gebied
kleurennuances van het zeewater door zonneschittering niet zichtbaar. De door
sterke reflecties van zonlicht in het water overbelichte delen van het beeld
maken op tintverschillen gebaseerd onderzoek onmogelijk. Wat veel onderzoekers
met dezelfde belangstelling als Hu betreft kunnen de meetgegevens van het overstraalde
zeeoppervlak dan ook zonder meer de prullenbak in.
Hu merkte echter op dat de zones met zonneglinstering geregeld donkere stroken
bevatten, die niet allemaal konden worden toegeschreven aan windstil weer. Overleg
met andere onderzoekers bracht hem op het spoor van uit natuurlijke bronnen
lekkende olie.
Hu bestudeerde de MODIS-satellietbeelden van de Golf van Mexico uit de meimaanden
van negen opeenvolgende jaren om te zien of er vaker dergelijke strepen, en
dus oliesporen, waargenomen konden worden. Van de 200 beelden met zonneglinstering
in het onderzochte gebied, waren er maar liefst 50 waarop dergelijke sporen
te zien waren (zie 'Satellietbeelden
van olie op zee', Zenit juli/augustus 2009, figuur 1).
Hu en collega's concluderen dan ook dat de zones met zonneglinstering op zichtbaarlichtbeelden
in ware kleuren geschikt zijn voor het detecteren van oliesporen, ongeacht of
het gaat om olieverontreinigingen, zoals in het geval van de Deepwater Horizon
of om olie van natuurlijke oorsprong. In het laatste geval is er meestal weinig
of geen schade.
Planten en dieren in de omgeving zijn er namelijk aan gewend of hebben zich
eraan aangepast. Voor de olie van olierampen ligt dat heel anders. Deze komt
in veel te grote hoeveelheden terecht in een milieu waar hij niet thuis hoort
en waar de planten- en dierenwereld zich niet op stel en sprong kan aanpassen.
Bovendien breekt deze olie als hij langs de kust vermengd wordt met modder of
sediment, moeilijk af.