Sneeuw met een kleurtje

Kees Floor, Zenit, maart 2009.

Begin januari 2009 hield de winter Europa in zijn greep. Er lag een omvangrijk sneeuwdek, dat zich onder andere uitstrekte over grote delen van Nederland en België. Ook op satellietbeelden was de sneeuw goed te zien. Om de sneeuw beter te kunnen onderscheiden van bewolking, krijgt hij soms een ander kleurtje.


1. Sneeuw boven onder andere delen van Nederland en België. Het land is geheel vrij van bewolking. Op het Markermeer zit al wat ijs. Vliegtuigstrepen boven de Noordzee werpen hun schaduw op het wateroppervlak. Datum: 6 januari 2009. Instrument: MODIS, banden 1, 4 en 3 (mouse off, groter) en 7, 2 en 1 (mouse on). Satelliet: Aqua, middagbaan. Bron van deze en de overige illustraties: NASA/GSFC MODIS Rapid Response System. Meer beelden uit MODIS-banden 7, 2 en 1.	2. (mouse off, groter) Situatie drie dagen later, op 9 januari 2009. Boven Noord-Nederland en boven Zeeland zit bewolking. Instrument: MODIS, banden 1, 4 en 3. Satelliet: Terra, ochtendbaan. 3. (mouse on, groter)Als figuur 2, maar nu gebaseerd op MODIS, banden 3, 6 en 7. De rode sneeuw is makkelijk te onderscheiden van de witte bewolking. Meer beelden uit MODIS-banden 3,6 en 7.	2. (mouse off, groter) zie tekst hiernast. 4. (mouse on, groter)Als figuur 2, maar nu gebaseerd op MODIS, banden 7, 2 en 1. De blauwgroene sneeuw is makkelijk te onderscheiden van de witte bewolking. Meer beelden uit MODIS-banden 7, 2 en 1.

Figuur 1 geeft de situatie van 6 januari 2009. Nederland en België zijn geheel vrij van bewolking. Desondanks overheersen er de witte tinten, in dit geval veroorzaakt door een vers sneeuwdek. Op sommige plaatsen in Limburg lag 12 centimeter sneeuw. Die avond bleef het helder en stond er weinig wind. Daardoor koelde vooral boven sneeuw de aanwezige vrieslucht snel af en kwam het op veel plaatsen tot zeer strenge vorst. In Ell bij Weert werd het zelfs min 20,8 graden. Dat is uitzonderlijk, want perioden met op uitgebreide schaal strenge vorst - 15 graden onder nul of kouder - waren in Nederland sinds 1997 niet meer opgetreden en komen er gemiddeld slechts eens in de tien jaar voor. (meer weerinformatie van 6 januari 2009).

Witte sneeuw
Het satellietbeeld van die sneeuwdeksituatie (figuur 1 ) is gebaseerd op metingen van de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) op de Amerikaanse satelliet Aqua. Het instrument verricht stralingsmetingen in verschillende golflengtegebieden, de zogeheten banden. Sommige banden registreren gereflecteerd zonlicht in het zichtbaar licht. Zo werden voor figuur 1 de banden 1, 4 en 3 gebruikt, die meten in het rood, groen en blauw. Dat zijn precies de tinten waarmee beeldschermen en beamers hun kleurenbeelden opbouwen. Met de voor de hand liggende toewijzing van kleuren verkrijgt men de beelden in de natuurlijke tinten. Ze laten ons zien wat we zelf ook vanuit de satelliet zouden waarnemen.
Boven het zuidoosten van het land, waar het langdurig sneeuwde, lag een aaneengesloten sneeuwdek. De sneeuwlaag in de Kop van Noord-Holland, veroorzaakt door een paar sneeuwbuitjes, is veel dunner. De verschillen in sneeuwbedekking zijn uit het satellietbeeld af te lezen. De tint van het Markermeer duidt op de aanwezigheid van al wat ijs. De tint wijkt overigens niet veel af van de kleuren van het sediment in de Noordzee.
Boven de Noordzee bevinden zich enkele vliegtuigstrepen, waarvan ook de schaduw op het wateroppervlak zichtbaar is.

Rode sneeuw
De eerstvolgende dagen hield de vorst aan, maar er was meer bewolking (zie beelden onderaan). Pas op 9 januari waren grote delen van Nederland en België weer vrij van bewolking. Figuur 2 geeft de situatie op die dag in dezelfde weergave als figuur 1 , dus in de natuurlijke kleuren met sneeuwwitte sneeuw. Het beeld is afkomstig van de MODIS op de Terra , de oudere zustersatelliet van de Aqua. Doordat bewolking en sneeuw op het satellietbeeld eenzelfde tint hebben, valt het niet altijd mee precies te bepalen waar bewolking zit en waar sneeuw.
Om die twee makkelijker uit elkaar te kunnen houden, blijken MODIS-beelden in valse kleuren zeer bruikbaar. Deze beelden zijn niet alleen gebaseerd op informatie uit het zichtbaar licht, maar ook uit het kortgolvig-infrarood (IR-B). Bij figuur 3 , van hetzelfde tijdstip als figuur 2 , zijn de blauwe band 3 en de kortgolvige-infraroodbanden 6 en 7 gebruikt. De kleur rood is toegewezen aan informatie uit band 3, terwijl band 6 en 7 respectievelijk de kleuren groen en blauw van de monitor aansturen.
Sneeuw en ijs reflecteren zeer goed in het zichtbaar licht en absorberen licht in het kortgolvige infrarood. Doordat band 3 de enige is die gereflecteerd zichtbaar licht toont, komt het sneeuwdek op het Europese vasteland in beeld met een opvallende rode kleur. Water van zeeën, meren en rivieren stuurt in geen van de drie genoemde banden licht terug naar de sensoren op de satelliet en is daardoor donker van tint. De kleine waterdruppeltjes waaruit bewolking bestaat, verstrooien het licht in alle drie de banden en zijn daardoor wit. Het kleurcontrast tussen de witte wolken en de kunstmatig roodgekleurde sneeuw is dan ook groot. Alleen als de bewolking zeer koud is en ook ijs bevat, komt er een licht rood waas overheen.
Vegetatie reflecteert in band 6; in de beide andere banden absorbeert ze. Doordat band 6 het groen in het beeld aanstuurt, overheersen bij vegetatie de groene tinten.

Blauwgroene sneeuw
Voor het uit elkaar houden van sneeuw en bewolking zijn ook beelden uit een combinatie van banden 1, 2 en 7 geschikt. De banden sturen respectievelijk het blauw, groen en rood aan bij de samenstelling van het digitale beeld. Band 2 registreert gereflecteerde straling in het nabij-infrarood (IR-A). Sneeuw en ijs reflecteren goed in band 1 en 2, maar absorberen het licht in golflengteband 7. Op die manier krijgt het sneeuwbek boven Europa een markante blauwgroene tint (figuur 4; zie ook mouse-on beelden bovenaan deze pagina links en rechts en de beelden onderaan deze pagina). Water is, net als bij het op de kanalen 3, 6 en 7 gebaseerde beeld van figuur 3, donker; eventueel sediment in het zeewater is donkerblauw. Vegetatie reflecteert sterk in het nabij-infrarood en absorbeert in de beide andere kanalen; daardoor heeft het een heldere groene kleur.
De MODIS-beelden van banden 1, 2 en 7 hebben ook andere toepassingen. Zo is er in voorkomende gevallen goed op te zien waar natuurbranden hebben plaatsgevonden. Het groen van de vegetatie moet dan plaats maken voor het roodbruin van de verbrande vegetatie of vrijgekomen kale grond. Verder worden beelden in deze kleurencombinatie gebruikt voor het bestuderen van de omvang van overstromingen. Het donkere water boven het overstroomde land steekt duidelijker af tegen de groene vegetatie van het niet-getroffen gebied dan op 'gewone' satellietbeelden.


7 januari 2009.	8 januari 2009.	10 januari 2009.

Meer beelden van begin januari 2009 met blauwgroene sneeuw. Instrument: MODIS, banden 1, 4 en 3 (mouse off) en 1, 2 en 7 (mouse on). Satelliet: Terra, ochtendbaan. Meer beelden uit MODIS-banden 7, 2 en 1.

Verwijzingen: