Hoe meet OMI?

OMI meet niet direct ozon, aërosolen, wolken, en de andere gassen, maar leidt ze af uit het door de atmosfeer en vanaf de grond gereflecteerde zonlicht. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de eigenschap dat elk gas (of aërosol) op zijn eigen karakteristieke wijze het zonlichtspectrum absorbeert, waardoor het door OMI gemeten gereflecteerde zonlicht vol zit met "vingerafdrukken van de atmosfeer". De vingerafdrukken zijn goed te identificeren omdat OMI bij ruim 1100 verschillende golflengten meet.

Het door de atmosfeer gereflecteerde zonlicht dat OMI ontvangt wordt in het instrument gesplits tot een spectrum van UV tot blauw-groen licht, vergelijkbaar zoals regendruppels het zonlicht opsplitsen in de regenboogkleuren. In het OMI is gevoelig voor het "onzichtbare" ultraviolete licht en het zichtbare paarse, blauwe en blauw-groene licht. Dat komt overeen met een golflengte van 270 nanometer (UV) tot 500 nanometer (het blauw-groene licht). Eén nanometer is één miljardste deel van een meter. In OMI wordt dit spectrum opgedeeld in ruim 1100 golflengte stukjes. De instrumenten van NASA die tot nu toe gebruikte voor de ozonmetingen nemen maar een tiental golflengten waar. Daardoor kunnen ze de diverse sporengassen niet of nauwelijks identificeren. Vandaar dat OMI veel meer kan opleveren dan de voorafgaande TOMS instrumenten van NASA.

Alle gassen absorberen op een geheel eigen manier licht als functie van de golflengte, waardoor we diverse gassen kunnen identificeren en bepalen hoeveel van dat gas (bijvoorbeeld ozon, stikstofdioxide of zwaveldioxide aanwezig is op een bepaalde plek. Na mate er meer van een bepaald gas in de atmosfeer zit, "ziet" OMI een diepere vingerafdruk of te wel een diepere "deuk" in het spectrum.

Wetenschappers hebben rekenmethodes (ook wel "remote sensing algoritmes" genoemd) ontwikkeld om uit de diepte van zo'n vingerafdruk de hoeveelheid van bijvoorbeeld stikstofdioxide boven Nederland te berekenen en om eigenschappen van aërosolen en wolken te bepalen. Het hele proces van data ontvangst van OMI tot het berekenen van de hoeveelheden wordt dataverwerking genoemd.

Wolken verstoren de metingen omdat gassen onder de wolken niet waargenomen kunnen worden. Door te bepalen hoe hoog de wolken zitten en na te gaan welk deel van het waargenomen aardoppervlak bedekt is met wolken kunnen we afschatten welk deel van de sporengassen onzichtbaar is en daarvoor corrigeren.

Door de unieke kleine pixels van OMI (de kleinste grondpixels ooit gehaald met een ozon satelliet instrument) in combinatie met de dagelijkse wereldwijde dekking, is het ook vaak mogelijk om aan wolkenvrije pixels te meten. Hierdoor kan de wereldwijde luchtvervuiling dagelijks op stedelijk niveau goed in kaart gebracht worden. Dit is een enorme sprong voorwaarts vergeleken met de Europese voorgangers GOME en SCIAMACHY instrumenten, waar vaak pas na een maand voldoende wolkenvrije pixels gevonden zijn om wereldwijd dekkende informatie te verkrijgen. Er is wel een schat aan ervaring opgedaan met deze instrumenten waar we van profiteren bij OMI, onder andere bij het ontwikkelen van rekenmethodes.