Kees Floor, Zenit juli/augustus 2014

Een recent satellietbeeld van de aarde bij nacht bevat meer informatie dan alleen de posities van de lichten die samenhangen met stedelijke agglomeraties. Lichtvlekken blijken ook zichtbaar in sommige dunbevolkte gebieden en hier en daar zelfs op zeeën en oceanen.

1. Satellietbeeld van de aarde bij nacht, volgens NASA 'een voetafdruk van de menselijke beschaving op aarde'. Het beeld is gebaseerd op metingen van het dag/nachtkanaal van het VIIRS-instrument op de Amerikaanse aardobservatiesatelliet Suomi NPP gedurende 9 dagen in april 2012 en 13 dagen in oktober 2012. (Bron: NASA).

Eind 2012 publiceerde NASA nieuwe beelden van de aarde bij nacht (figuur 1). Ze waren gebaseerd op metingen van het dag/nachtkanaal van de Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) op de Amerikaanse aardobservatiesatelliet Suomi-NPP, die een jaar daarvoor in een baan rond de aarde was gebracht. Weliswaar hadden de Amerikanen eerder vergelijkbare beelden gepubliceerd met gegevens van 1994 en 2003, gebaseerd op data van de Operational Line Scanner (OLS) van het Defense Meteorological Satellite Program (DMSP), maar het nieuwe instrument is lichtgevoeliger en de recente beelden hebben een hogere resolutie; ze tonen daardoor veel meer detail. Talrijke steden, verkeerswegen en andere sporen van menselijke activiteit of aanwezigheid in de nacht, zijn op de beelden terug te vinden; we zien, zoals NASA het enigszins hoogdravend formuleert, de voetafdruk van de menselijke beschaving op aarde.
Deze gedetailleerde weergave van de aarde bij nacht nodigde de talrijke liefhebbers van dit soort satellietbeelden uit de erop weergegeven informatie nauwgezet te bestuderen, de eigen topografische kennis te toetsen of anderszins verklaringen te zoeken voor wat de beelden hun aan lichtbronnen dicht bij huis of in verre streken tonen. Daarbij bleek de aarde vanuit de ruimte bezien op nachtelijke satellietbeelden een aantal verrassingen in petto te hebben. Dat wereldsteden duidelijk oplichten op de beelden lag in de lijn der verwachtingen. Maar waarom was er zoveel licht te zien in vrijwel onbewoonde delen van Australië en van de Verenigde Staten? En hoe verklaar je de lichte plekken boven zeeën en oceanen, zoals op de wateren rond China, Korea en Japan en op de zuidelijke Atlantische Oceaan voor de kust van Argentinië?

2 (muis naast beeld). Australië bij nacht. De verlichting van steden is duidelijk te zien, maar er zijn ook andere lichtbronnen, zoals natuurbranden. Detail uit figuur 1. 3 (muis op beeld). Brandplekken (groen), ontstaan in de periode 11-24 oktober 2012, zoals afgeleid uit metingen van de Amerikaanse aardobservatiesatellieten Terra en Aqua. De met stedelijke agglomeraties samenhangende lichtbronnen zijn weergegeven in witte tinten. (Bron: NASA).

7. De Oost-Chinese Zee bij nacht. Er zijn daar talrijke, van verlichting voorziene vissersboten actief. Zuid-Korea baadt in het licht; in Noord-Korea is het donker. Detail uit figuur 1. (wisselbeeld).

Natuurbranden
Het merendeel van de eerste reacties op de gepubliceerde satellietbeelden van de aarde bij nacht had betrekking op Australië (figuur 2). Hoe is het mogelijk dat er in de outbacks, gebieden waarvan iedereen weet dat ze vrijwel onbewoond zijn, zo veel lichtbronnen te zien zijn? De verklaring ligt in het optreden van natuurbranden, zoals die in Australië wel vaker voorkomen. Hoewel de branden in de middag door toegenomen wind en opgelopen temperatuur het felst branden, blijft er 's nachts voldoende licht over om vanuit de ruimte te kunnen worden waargenomen. Stond er dan zo'n groot gedeelte van het continent in brand? Ja en nee. Voor één dag is het aantal intense brandhaarden wel erg groot. Maar de door NASA gepubliceerde beelden bieden een optelsom van wat er is waargenomen tijdens 312 omwentelingen van de aardobservatiesatelliet Suomi-NPP op 9 dagen in april 2012 en op 13 dagen in oktober 2012. Op die manier was er van elke locatie wel een beeld beschikbaar zonder bewolking. Als er op een van de onbewolkte nachten in de waarnemingsperiode op het moment van de overkomst van de satelliet ergens een intense natuurbrand woedde, is die op het verzamelbeeld terug te vinden. Daardoor zijn de op steeds wisselende locaties optredende natuurbranden prominenter in beeld gebracht dan de 'vastgespijkerde' lichtbronnen van de stedelijke agglomeraties.
Dat het inderdaad om natuurbranden gaat, wordt aannemelijk gemaakt in figuur 3. Het satellietbeeld toont in groene tinten de gebieden waar het landschap in de periode 11-24 oktober 2012 door brand is verwoest of aangetast; stedelijke gebieden zijn weergegeven in zwart. Hoewel de landelijke gebieden in de binnenlanden van Australië droog zijn en relatief arm aan vegetatie, is er toch nog voldoende brandbaar materiaal beschikbaar. De in de kaart gepresenteerde locaties van natuurbranden zijn gebaseerd op meetgegevens van de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) op de Amerikaanse aardobservatiesatellieten Terra en Aqua.

4. Olie- en gaswinning in North Dakota, Verenigde Staten, gaat gepaard met veel licht van onder andere het affakkelen van schaliegas. Detail uit figuur 1. (wisselbeeld).	North Dakota, USA
	Oliewinning en affakkelen van gas, North Dakota, USA.

Olie- en gaswinning
Ook de Verenigde Staten kennen dunbevolkte gebieden, zoals het noordwesten van de staat North Dakota, dicht tegen de Canadese grens. Toch bevindt zich daar in de prairies op het satellietbeeld van de aarde bij nacht een grote, lichte vlek (figuur 4, ten westen van Minot, ten noorden van de tekst NORTH); zes jaar eerder zou er nog vrijwel niets te zien zijn geweest. De oorzaak van al dat licht is de zich in een razend tempo uitbreidende olie- en gaswinning die in die regio plaatsvindt. Inmiddels zijn er zo'n 150 grotere of kleinere oliemaatschappijen actief. Dagelijks worden acht nieuwe bronnen aangeboord. Na Texas produceert North Dakota tegenwoordig de meeste olie van alle staten in de VS.; de werkloosheidscijfers zijn er door de run op olie, het laagst. De lokale bevolking spreekt gekscherend over 'Koeweit in de prairie'.
De winningsinstallaties en de bijbehorende tijdelijke bebouwing baden in het licht. Daarnaast worden grote hoeveelheden schaliegas afgefakkeld, wat ook bijdraagt aan de helderheid van de vlek op het satellietbeeld. Doordat de infrastructuur van pijpleidingen nog niet berekend is op de enorme groei van de gaswinning en het schaliegas er meer dan bij ons als bijproduct wordt gezien, wordt bijna een derde deel van het gas dat uit de grond wordt gehaald, afgefakkeld. De hoeveelheid gas die zo verloren gaat is voldoende om 500 000 huishoudens te voorzien van verwarming. Het eerste productieve jaar van een locatie kan dat affakkelen nog zonder kosten voor de exploitant; daarna betaalt hij erover even veel belasting als over de delfstoffen die wél op de markt terecht komen. Doordat het gas aanzienlijk minder oplevert dan de olie, maken sommige exploitanten echter weinig haast om te investeren in de benodigde infrastructuur of de aansluiting daarop.
Affakkelen verdient overigens de voorkeur boven lozen in de dampkring, omdat het effect op de opwarming van de aarde dan kleiner is. Het lichteffect van de olie- en gaswinning is op figuur 4 sterker dan wat te zien is op een beeld van een enkele, willekeurige nacht (niet afgebeeld), doordat weer is gesommeerd over 22 verschillende nachten.

Visserij
Ook op andere locaties toont het satellietbeeld van de aarde bij nacht onverwachte lichtbronnen. Dat is bijvoorbeeld het geval boven de Atlantische Oceaan bij Argentinië en de Falklandeilanden (figuur 5). De lichtbronnen bevinden zich zo'n 300 tot 500 kilometer uit de Argentijnse kust in een gebied waar geen olie- of gaswinning plaatsvindt. Wel is er veel bedrijvigheid van vissersboten De vissers zijn vooral gericht op de vangst van pijlinktvis; de regio is het op een na grootste vangstgebied van die vissoort. De vis leeft op 80 tot 600 meter diepte; hij voedt zich met fytoplankton en met de kleinere vissoorten die in overvloed voorkomen in voedselrijke gebieden. De vissersboten maken 's nachts gebruik van felle lichten om de prooien van de inktvissen naar het oppervlak te lokken; de inktvissen gaan er dan achteraan en kunnen zo gemakkelijker worden gevangen. Op sommige boten zitten meer dan 100 lampen met een gezamenlijk vermogen van zo'n 300 kilowatt.

Olie- en gaswinning in North Dakota, Verenigde Staten, gaat gepaard met veel licht van onder andere het affakkelen van schaliegas. Foto vanuit het internationaal ruimtestation ISS. Bron: NASA.	Vissen op pijlinktvis.	Natuurbrand in Australië.

De vissers werpen hun netten bij voorkeur uit in de voedselrijkste visgronden. Een maat voor de voedselrijkdom is de hoeveelheid chlorofyl in het oceaanwater. Chlorofylconcentraties worden al sinds het eind van de vorige eeuw bepaald uit metingen van aardobservatiesatellieten. Voor figuur 6 werden data gebruikt uit maart 2012 van de VIIRS op de Suomi-NPP.
Buitenlandse visserschepen moeten echter de exclusieve economische zones, waarin de burgers van het eigen land als enigen visrechten bezitten, respecteren. De patronen met lichtbronnen volgen daardoor deels de grenzen van die zones en dus niet alleen grenzen van rijke visgronden. Overigens nemen niet alle vissers de regels even nauw. De Argentijnse kustwacht kan geen vuist maken tegen illegale vissersboten, vooral uit China. Verder werken ook onduidelijkheden door de nog steeds niet bijgelegde ruzie tussen Argentinië en Groot-Brittannië over de Falklandeilanden illegale visvangst in de hand.
Iets vergelijkbaars is te zien in de Oost-Chinese Zee en de daarvan deel uitmakende Gele Zee. Het satellietbeeld van de aarde bij nacht (figuur 7) toont daar talrijke vissersboten; de lichten van deze schepen vertonen veelal lijnvormige patronen. Het markantst is de strakke, oostelijke begrenzing van een gebied met een overvloed aan visserijlichten ten zuiden van het Zuid-Koreaanse eiland Jejudo.
Figuur 7 toont ook duidelijke verschillen in aantallen lichtbronnen tussen het noorden en het zuiden van het Koreaans Schiereiland. Wereldwijd staat Zuid-Korea op een tiende plaatst voor wat betreft energieverbruik, terwijl we Noord-Korea terugvinden op positie 73.

5. De visvangst in de Atlantische Oceaan ten oosten van Argentinië gaat vergezeld van veel licht. Detail uit figuur 1. (wisselbeeld).

6. Chlorofylconcentraties in het water van de Atlantische Oceaan voor de Argentijnse kust, bepaald uit metingen van de VIIRS op de Amerikaanse aardobservatiesatelliet Suomi NPP van maart 2012. Lichtere tinten komen overeen met hogere concentraties. Vergelijking met figuur 5 laat zien dat de vissersboten de voedselrijke wateren met hogere chlorofylconcentraties proberen op te zoeken. Bron: NASA Ocean Colour Web.