Weermodellen profiteren van satelliet EarthCARE

De satelliet is uitgerust met geavanceerde instrumenten, waaronder een wolkenradar en een lidar, en dient voor een beter begrip van de complexe interacties tussen wolken, aerosolen, inkomende zonnestraling en uitgaande warmtestraling.

Wolkeninformatie

Wolken zijn één van de grootste onzekerheden in de weersverwachting. Als we in staat zouden zijn om wolken en hun veranderingen nauwkeurig te kunnen waarnemen en te simuleren in weermodellen, kunnen we belangrijke stappen maken in de verbetering van de weersverwachting. 

Tot nu toe worden weermodellen gevoed met wolkeninformatie verkregen van zogenaamde passieve instrumenten.  Deze meten natuurlijke straling die de aarde en de atmosfeer uitzenden. De wolkenradar van EarthCARE daarentegen is een actief instrument dat zelf radiogolven uitzendt naar de atmosfeer. Deze golven kaatsen terug op wolken, regendruppels, ijsdeeltjes en sneeuw. Een deel van het teruggekaatste signaal wordt opgevangen en verwerkt. Door actief te meten wordt gedetailleerdere informatie verkregen over de opbouw van wolken dan bij passief meten.

EarthCARE-waarnemingen

EarthCARE-waarnemingen zijn vooral waardevol omdat ze de gemodelleerde fysische processen in wolken beter inkaderen. Zo maken de nieuwe gegevens het bijvoorbeeld mogelijk om te bepalen of een wolk uit ijs of vloeibaar water bestaat, hoeveel water hij bevat, de gemiddelde deeltjesgrootte en zelfs hoe snel de deeltjes vallen. Deze inzichten helpen wetenschappers om wolkenprocessen te verbeteren in weermodellen en daarmee levert EarthCARE een potentieelbelangrijke stap in het verbeteren van de weersverwachting.

Om hier iets dieper op in te gaan is het goed te weten dat EarthCARE een zogenaamde polaire satelliet is die op ongeveer 400 km hoogte zijn rondjes om de aarde draait met een omlooptijd van ongeveer 90 minuten. Tijdens iedere omloop verricht EarthCARE continue waarnemingen langs zijn baan om de aarde. Deze metingen, plus die van alle andere meteorologische meetinstrumenten, worden gecombineerd met een eerdere modelverwachting. De resulterende uitkomst is de best mogelijke schatting van de actuele toestand van de atmosfeer en vormt het startpunt voor nieuwe weersverwachtingen.

Lidar

Naast de wolkenradar werkt het ECMWF ook aan de toekomstige opname van de ATLID-lidar (Atmospheric Lidar) van EarthCARE in hun modellen. Deze metingen, op basis van uitgezonden laserlicht, leveren gedetailleerde verticale profielen van ijswolken én aerosolen in de atmosfeer en bieden daarmee informatie die tot nu toe slechts beperkt beschikbaar was voor numerieke weer- en luchtkwaliteitsmodellen. De verwachting is dat de lidarmetingen zullen bijdragen aan een betere modelrepresentatie van wolken, atmosferisch stof, rook en andere aerosolen, die vervolgens zal leiden tot nauwkeurigere weersverwachtingen, betere voorspellingen van luchtkwaliteit en betere klimaat- en weermodellen.

HARMONIE

Het KNMI gebruikt zijn eigen weermodel (HARMONIE-AROME) voor een kleiner gebied, maar met meer detail dan het ECMWF model. De meteorologische processen aan de randen van het gebied worden geleverd door het ECMWF model. Zo leiden verbeterde randgegevens mogelijk tot een betere weersverwachting in het gebied. In de toekomst kunnen metingen van EarthCARE helpen om wolkenprocessen in het eigen model nog preciezer te maken.

Nederlandse betrokkenheid     

EarthCARE is ontwikkeld door ESA in samenwerking met JAXA. De satelliet is voor de lancering maandenlang uitgebreid getest bij ESTEC in Noordwijk, voordat deze gelanceerd werd vanuit Vandenberg in de Verenigde Staten. Een team van KNMI’ers leidt sinds begin 2025 het internationale EarthCARE-DISC consortium dat verantwoordelijk is voor de kwaliteit van alle (Level 1 en Level 2) producten van de EarthCARE- missie. Het KNMI is sinds het begin van de jaren 2000 betrokken bij de ontwikkeling van EarthCARE en draagt verantwoordelijkheid voor de producten afkomstig van de lidar metingen. Verder zijn Nederlandse wetenschappers en ingenieurs van het KNMI, SRON, TNO, Airbus NL, Bradford Space al tientallen jaren nauw betrokken bij deze missie.  

EarthCARE is oorspronkelijk ontwikkeld voor wetenschappelijk onderzoek naar wolken, aerosolen en straling, waarbij die laatste een belangrijke rol speelt bij het in kaart brengen van de energiebalans van de aarde. De toepassing van EarthCARE-waarnemingen in numerieke weermodellen wordt door het ECMWF ontwikkeld als onderdeel van het EarthCARE-DISC project. Dat deze gegevens nu ook operationeel kunnen worden ingezet voor weersverwachtingen, benadrukt de bredere maatschappelijke waarde van de missie.