Optische teledetectie

Radiospectrometer
Waarom?

Teledetectie via satelliet schenkt ons een enorme hoeveelheid aan gegevens over het mariene milieu. Een sensor als MODIS in een polaire satellietbaan kan in één dag tijd (bij heldere hemel) de concentratie aan chlorofyl opmeten in het oppervlaktewater over de hele planeet.

Ter vergelijking: een doorsnee schip kan slechts een strook van een paar honderd kilometer per dag opmeten. Ook de lage kostprijs van optische teledetectie via satelliet is een groot voordeel, aangezien onderzoekers met een computer en een snelle internetverbinding haast in realtime beeldmateriaal kunnen downloaden (binnen de 12 uur na aanmaak), met weinig of geen extra kosten. Uiteraard kan niet alles via de satelliet worden gemeten. Het onderzoek van de OD Natuurlijk Milieu is vooral gericht op optische teledetectie, maar in de praktijk worden ook radargegevens gebruikt om olievlekken op te sporen.

Satellietbeeld MERIS
Hoe?

Optische teledetectiesensoren aan boord van een satelliet of vliegtuig meten het licht, opgedeeld in verschillende golflengtes, dat door het water weerkaatst wordt. Het menselijk oog is in zekere zin een draagbare optische teledetectiesensor die licht op drie verschillende golflengtes kan waarnemen (blauw op zo’n 450 nm, groen op zo’n 550 nm en rood op zo’n 600 nm) en daaruit een beeld in kleur opbouwt. Met digitale camera’s kunnen we zo’n beeld vastleggen. Spectroradiometers worden dan weer gebruikt voor meer wetenschappelijke toepassingen en worden gekalibreerd om heel precies vast te leggen hoeveel licht er wordt gemeten op elke golflengte. Bovendien legt zo’n meettoestel veel meer golflengtes vast dan we met het blote oog kunnen waarnemen.

De kleur van water wordt bepaald door wat er zich in het water bevindt. Het meest zuivere water, vrij van partikels of organische deeltjes, heeft een diepblauwe kleur. Watermoleculen absorberen rood en – in mindere mate – groen licht, waardoor vooral het blauwe licht van de zon wordt gereflecteerd. Als er in het water microscopisch kleine algen (fytoplankton) rondzweven, zullen die licht op andere golflengtes – vooral blauw – absorberen voor fotosynthese, waardoor het water groen kleurt naarmate de algenconcentratie toeneemt. Die concentratie wordt doorgaans gemeten aan de hand van de concentratie aan het pigment chlorofyl a. Ook andere elementen in het water, zoals rondzwevende minerale deeltjes (bv. zand, maar dan kleiner) en opgeloste organische deeltjes, beïnvloeden de kleur van het water, of beter, het licht dat door het water wordt gereflecteerd. Al deze parameters die de waterkleur bepalen, kunnen in theorie met optische teledetectie worden opgemeten en in kaart worden gebracht. Dit vereist echter de juiste wiskundige algoritmes die de lichtweerkaatsing aan de juiste parameter koppelen.

Recent onderzoek door de OD Natuurlijk Milieu was gericht op de ontwikkeling en validering van dergelijke algoritmes, vooral met betrekking tot de concentratie aan chlorofyl a en de totale concentratie aan rondzwevende deeltjes. Kaarten met deze parameters kunnen bijvoorbeeld de mariene wetenschap en het milieubeleid ondersteunen. Ook voor nieuwe parameters worden algoritmes uitgewerkt, zoals voor de detectie van specifieke planktonsoorten (Phaeocystis globosa, Noctiluca scintillans) of voor het opmeten van de eufotische diepte – de diepte waarop de lichtintensiteit gedaald is tot 1 % van de oppervlaktewaarde – wat belangrijk is om te bepalen welk deel van de waterkolom helder genoeg is voor fotosynthese. Dagelijks worden aan de hand van drie satellietsensoren (SeaWiFS, MODIS en MERIS) kaarten gegenereerd.

Go to top