SMOS satelliet
Meten is weten, maar meet je wel wat je wil meten? Een kwik-thermometer meet geen temperatuur, maar lengte! Niet alleen temperatuur beïnvloed die lengte, maar ook luchtdruk. Een ontwerp gemaakt om op temperatuur-veranderingen te reageren, maar niet op druk-veranderingen, noemen we een thermometer. Maar draai je het om, dan is het opeens een barometer. Omdat de luchtdruk in de Alpen anders is dan in ons landje op zee-niveau, zou de schaal op thermometers aangepast moeten worden als de thermometer op een andere plek hangt.
Satellieten "kijken" naar onze aarde. Kijken betekent, natuurkundig, fotonen tellen. Er zijn satellieten die tellen hoeveel infrarood (warmte) fotonen de aarde uitzendt en zo meten hoe warm het aardoppervlak is. Er zijn satellieten die kijken naar de hoeveelheid teruggekaatst zonlicht: "gewone" foto's nemen dus. En er zijn satellieten die zelf fotonen uitzenden en tellen hoeveel er terug komen: radar.
Het aantal fotonen is natuurlijk, net als de lengte van kwik in een thermometer, niet wat we eigenlijk willen meten. De SMOS satelliet telt fotonen met een golflengte van 21 centimeter (of een frequentie van 1.4GHz) om iets te zeggen over de hoeveelheid water in de toplaag van de aarde (Soil Moisture, SM) en over de hoeveelheid zout in de toplaag van de oceanen (Ocean Salinity, OS). Maar hoeveel fotonen de satelliet bereiken is afhankelijk van meer dan SM of OS. Net zoals de luchtdruk een thermometer kan beïnvloeden, zo beïnvloeden, onder andere, temperatuur en de hoeveelheid fijnstof in de lucht hoeveel fotonen er bij de satelliet aankomen. Je zou eigenlijk van elke "pixel" die de satelliet ziet, ook willen weten hoe warm het er is en hoeveel fijnstof er hangt, zodat je elke pixel apart kan kalibreren1. Als er een heel dicht netwerk aan meetstations bestond dat deze gegevens kon meten, zou er per locatie gekalibreerd kunnen worden. Dat netwerk bestaat echter niet. We zitten met de tegenstrijdige situatie dat we in de praktijk meer en niet minder grondmetingen nodig hebben om nuttig gebruik te kunnen maken van alle satelliet gegevens. Terwijl je zou verwachten dat satellieten, die alles vanuit de ruimte kunnen zien, ervoor zorgen dat we minder op de grond hoeven te meten. De derde stelling bij mijn proefschrift is dan ook:
Paradoxaal genoeg leidt de opkomst van satellietgegevens in de hydrologie tot een behoefte aan meer, niet minder, grondwaarnemingen.
1kalibreren is een mooi woord voor de schaal van je thermometer aanpassen aan lokale omstandigheden