De eerste weersatelliet werd in 1960 gelanceerd. Sindsdien is de satelliet één van de belangrijkste hulpmiddelen in de meteorologie en klimaatonderzoek.
Een satelliet is een object dat om een planeet (zoals de aarde) of om een ander hemellichaam draait. Er zijn satellieten die op een vast punt ten opzichte van de aarde staan, dat zijn de geostationaire satellieten. Daarnaast zijn er satellieten die in een cirkelvormige baan van zuidpool naar noordpool vliegen, of andersom, dat zijn de polaire satellieten.
De geostationaire satellieten kunnen door hun vaste positie opnames maken van eenzelfde gebied van de aarde. De polaire satellieten kunnen in korte tijd de hele aarde scannen doordat de aarde onder hen doordraait en zij steeds over een ander deel van het aardoppervlak vliegen.
Satellieten worden onder meer gebruikt voor weerwaarnemingen en klimaatonderzoek. De eerste weersatelliet werd in 1960 gelanceerd door NASA. Dit was de TIROS-1 en die maakte foto’s van bewolking vanuit de ruimte. Daarnaast werden zogenoemde weersystemen, zoals stormen, geobserveerd. Ook stuurde de satelliet beelden naar grondstations die toonden hoe het weer er van boven uit zag. TIROS-1 werkte maar 78 dagen maar was een baanbrekend succes en leidde uiteindelijk tot de moderne weersatellieten zoals we die nu kennen.
Naast wolkenbeelden leveren de satellieten ook gegevens over infraroodstraling waaruit temperatuur en vochtigheid wordt afgeleid. Bovendien zorgen satellietmetingen onder meer voor gegevens van straling, wind, golfhoogtes, golfpatronen, zeestromingen en ijskappen.
Tropomi – wat staat voor TROPOspheric Monitoring Instrument – is het vlaggenschip van de Nederlandse ruimtevaart voor luchtkwaliteit en klimaat. Het is een instrument dat aan boord zit van de satelliet Sentinel-5 Precursor (S5P). Deze satelliet werd gelanceerd op 13 oktober 2017 en zou zeven jaar meegaan. Inmiddels zijn we voorbij die levensduur maar het instrument werkt nog altijd prima.
Tropomi meet heel gedetailleerd de samenstelling van de atmosfeer. Het instrument meet gassen en fijnstof die belangrijk zijn om de luchtkwaliteit te kunnen meten. De wetenschappelijke leiding is in handen van het KNMI. Tropomi is een voorloper van de Sentinel-missies die vanaf 2018 zijn gelanceerd voor het continue meten van de chemische samenstelling van de atmosfeer.
De Sentinel-5 Precursor (S5P) is een polaire satelliet en draait rond de aarde in een lage baan op ongeveer 824 kilometer hoogte. In één dag scant deze satelliet de gehele aarde.
In de zomer van 2025 zijn ISISPACE, TNO, SRON en KNMI gestart met de bouw van de Twin Anthropogenic Greenhouse gas Observers (TANGO). Dit is een satellietsysteem van de European Space Agency (ESA) dat wereldwijd broeikasgasemissies van CO2 en methaan meet op bronniveau. TANGO bouwt voort op de succesvolle TROPOMI satellietmissie. TANGO gaat een grote stap verder: bronnen verantwoordelijk voor zo’n 70 % van de broeikasgasemissies worden in kaart gebracht, TROPOMI brengt 5 % in beeld en meet van de broeikasgassen alleen methaan. TANGO meet de broeikasgasuitstoot van individuele bronnen zoals energiecentrales, vuilnisbelten en fabrieken.
Meteosat is een reeks Europese weersatellieten die metingen doen op het gebied van weer en klimaat. In december 2022 is de Meteosat-12 gelanceerd. Deze geostationaire satelliet was de eerste in de serie Europese weersatellieten binnen het Meteosat Third Generation (MTG) programma. De satelliet levert elke 10 minuten beelden van het aardoppervlak, wolken en aerosolen (kleine deeltjes die in de lucht zweven) in de atmosfeer boven Europa, Afrika en de Atlantische Oceaan. Deze gegevens zijn van groot belang voor het volgen van het actuele weer en voor klimaatonderzoek. Naast de directe beelden die de satelliet levert voor de weerkamer van het KNMI, heeft Meteosat-12 ook een bliksemdetector aan boord waarmee elke microseconde gemeten wordt waar bliksem optreedt.
De eerdere Meteosat Second Generation (MSG)-satellieten zijn ook nog actief. Deze satellieten zijn verhuisd naar het oosten om beelden van westelijk Azië en de Indische Oceaan te maken.
Op 28 mei 2024 is de polaire satelliet EarthCARE gelanceerd. Deze satelliet is uitgerust met geavanceerde instrumenten om onze atmosfeer op een nieuwe manier te observeren. Met vier sensoren verzamelt EarthCARE belangrijke gegevens over (de interactie tussen) wolken, fijnstof, zonnestraling en warmtestraling, waardoor wetenschappers een beter begrip krijgen van klimaatverandering. Wat ook nieuw is, is dat deze satelliet de driedimensionale structuur van de atmosfeer kan meten.
De wetenschappelijke leiding van EarthCARE is in handen van het KNMI. EarthCARE is ontwikkeld door ESA in samenwerking met het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). De satelliet is maandenlang uitgebreid getest bij ESTEC in Noordwijk, voordat hij werd verscheept naar lanceerbasis Vandenberg in de Verenigde Staten. Nederlandse wetenschappers en ingenieurs van TNO, Airbus NL, Bradford Space en het KNMI zijn al tientallen jaren nauw betrokken bij deze missie.
Op 1 juli 2025 is de nieuwe weersatelliet Meteosat Third Generation Sounder 1 (MTG-S1) succesvol gelanceerd. Dit is de eerste Europese sounding satelliet in een vaste baan boven de aarde (geostationair), op 36.000 kilometer hoogte. De satelliet werkt als een soort weerstation in de ruimte dat op verschillende luchtlagen de temperatuur, luchtvochtigheid, ozon en luchtvervuiling kan meten.
De satelliet is uitgerust met twee instrumenten: de infrarood sounder (IRS) en de Copernicus Sentinel-4. De infrarood sounder helpt meteorologen om betere weersverwachtingen te maken, met name de kortetermijnverwachting van het ontstaan van buien of onweersactiviteit. Sentinel-4 kijkt vanuit de ruimte naar gassen en meet fijnstofdeeltjes. Met deze data wordt de luchtkwaliteitsverwachting verbeterd en kan de uitstoot van bijvoorbeeld stikstofoxides (NOx) beter in kaart worden gebracht. Naar verwachting zijn de instrumenten eind 2026/begin 2027 operationeel.
De MetOp-serie (Meteorological Operational Satellites) is een reeks Europese polaire weersatellieten die een belangrijke rol spelen in wereldwijde weer- en klimaatobservaties. De serie wordt opgevolgd door MetOp Second Generation (MetOp-SG).
De eerste satelliet uit de MetOp Second Generation (MetOp-SG) is op 12 augustus 2025 gelanceerd vanuit Europa’s ruimtehaven in Frans-Guyana. Deze Second Generation bestaat uiteindelijk uit vier satellieten die opvolgers zijn van de eerste serie MetOps, de MetOp-A, MetOp-B en MetOp-C, polaire satellieten die deel uitmaken van het EUMETSAT Polar System (EPS).
Aan boord zitten verschillende instrumenten die onder andere informatie geven over temperatuur, luchtvochtigheid, wind, ozon, stofdeeltjes en luchtvervuilingsgassen. De metingen van deze satellieten maken de weersverwachting voor de korte en middellange termijn nauwkeuriger en leveren een lange reeks van data die gebruikt wordt voor inzicht in klimaatverandering.
De Metop-satellieten zijn een aanvulling op de Meteosat-satellieten van EUMETSAT die in een geostationaire baan rond de aarde draaien. Hierdoor hebben de Meteosat-satellieten permanent zicht op een deel van de aarde, namelijk Europa en Afrika. De MetOp satellieten - en dus ook de nieuwe Second Generation satellieten - draaien in een baan over de polen op ongeveer 800 kilometer hoogte. Op die manier kunnen ze in één dag elke plek op de aarde zien. In 2026 wordt de tweede MetOp-SG satelliet gelanceerd.
In augustus 2018 lanceerde de Europese ruimtevaart organisatie (ESA) de satelliet Aeolus. Deze satelliet was de eerste ooit die wereldwijd direct 3D-profielen van wind kon meten vanuit de ruimte. De missie van Aeolus – vernoemd naar de Griekse god van de winden – is inmiddels beëindigd (in april 2023) maar de data die die satelliet heeft verzameld wordt nog altijd gebruikt.
De wind is een belangrijke factor, zeker ook in Nederland. Vaak komt de wind van zee en brengt dan slecht weer. Aeolus mat de wind vanaf het aardoppervlak tot wel 30 kilometer hoogte. De satelliet kon laten zien hoe wereldwijd de wind verandert met de hoogte, ook in de gebieden waar dit soort metingen nog niet gedaan werden, zoals boven zee, in de tropen of op het zuidelijk halfrond.
Door de metingen van Aeolus zijn de weersverwachtingen nauwkeuriger geworden. Dit is van belang omdat de wind op verschillende hoogten een belangrijke rol speelt, onder andere bij het ontstaan van depressies. Een depressie die nu boven de Atlantische Oceaan ontstaat, kan bepalend zijn voor het weer in Nederland een dag later.
De scatterometer is een radar satelliet-instrument, waarmee windsnelheid en -richting vlak boven het zeeoppervlak bepaald kunnen worden. De radar is gevoelig voor de kleine golfjes op het wateroppervlak die ontstaan als de wind er overheen blaast. Deze golfjes of rimpels hebben een golflengte van enkele centimeters en dat is ook de golflengte van de radarstraling. Afhankelijk van windsnelheid en -richting reflecteren de golfjes meer of minder radarstraling terug naar het instrument op de satelliet en met deze informatie worden windsnelheid en -richting bepaald.
Het KNMI ontwikkelt en produceert in opdracht van EUMETSAT windproducten op basis van scatterometers, deze worden 24 uur per dag ter beschikking gesteld aan gebruikers wereldwijd. De windproducten worden onder andere gebruikt in weermodellen en helpen de weersverwachting te verbeteren. Ook worden de windvelden bekeken door meteorologen om bijvoorbeeld de ontwikkeling van tropische orkanen of stormen boven zee te volgen.
De Europese Metop en Metop-SG satellieten zijn voorzien van scatterometers maar er zijn ook Indiase en Chinese satellieten met een scatterometer. Ook van deze instrumenten worden windproducten gemaakt door het KNMI. Dat helpt om zoveel mogelijk windmetingen boven zee te krijgen. Hoe meer metingen, hoe groter de impact op de weersverwachting.
