De Waddenzee vanuit de ruimte

Door: Gerbrand Gaaff
Datum: 27 juni 2013

Satellietfoto van de Waddenzee. Bron ESA.

Natuurbeheer in een dynamisch gebied als de Waddenzee vergt een verfijnd monitoringsysteem. Metingen in het veld kosten veel tijd en menskracht. Daarom ontwikkelen wetenschappers technieken om bijvoorbeeld de algenconcentratie in het water vanuit de ruimte te meten. Voor de calibratie van satellietmetingen zijn eerst ook veldmetingen nodig. Binnenkort verschijnt een app waarmee iedere wadvaarder daarbij kan helpen.

Satellieten kunnen een gedetailleerd beeld geven van de kleur van de zee zoals die wordt gezien vanuit de ruimte. Maar wat bepaalt die kleur? Allereerst zorgt het water zelf, met de daarin opgeloste stoffen, voor een bepaalde absorptie en breking van het licht. Ten tweede bepalen de pigmenten van de algen in het water in een belangrijke mate de kleur. Zwevend anorganisch materiaal (zand- en kleideeltjes) en organisch materiaal hebben ook invloed op de kleur. Voor ondiepe kustwateren en wadgeulen komt daar nog de reflectie van de bodem bij. Tenslotte is er de atmosfeer, met (fijn)stof, mist, wolken en sneeuw, die soms in sterke mate bepaalt hoe een satelliet de kleur van de zee 'ziet'.

Kleuren en concentraties ter plekke

de Forel-Ule-schaal, foto NIOZ

Voor de interpretatie van de satellietmetingen is het nodig om de kleur van het water ook ter plekke te schatten, en die in verband te brengen met de te meten concentraties. Dit wordt vanaf een schip gedaan aan de hand van de Forel-Ule (FU)-schaal. Voor de meting worden twee rekjes met buisjes vol gekleurd water aan boord meegenomen. De kleuren corresponderen met een nummer. Waarnemers aan boord vergelijken de kleur van et wateroppervlak met de buisjes en kennen een kleurnummer aan het water toe. Maar voor een goede calibratie van de kleurmetingen worden de concentraties van algenpigmenten en zwevende deeltjes en opgeloste stoffen ter plekke ook gemeten. Op die manier ontstaan per watertype ijkreeksen waarmee de kleuren op de FU-schaal om te rekenen zijn naar concentraties chlorofyl en zwevend organisch en anorganisch materiaal.

Wadkleuren nog te moeilijk

Wadplaat vanuit de lucht. foto Sytske Dijksen, Foto Fitis

De afgelopen decennia zijn er met satellietmetingen al goede schattingen mogelijk van de algenconcentraties in oceanen. In oceanen zitten in vergelijking met kustwateren namelijk veel minder opgeloste en zwevende stoffen. Ook heeft de bodem geen invloed op de kleur die vanuit de ruimte wordt gemeten. Voor de Waddenzee ligt het allemaal een stuk lastiger. Onderzoekster Annelies Hommersom probeerde in haar proefschrift uit 2010 met behulp van satellietmetingen de algenconcentraties en concentraties opgeloste stoffen te schatten in het water in de Waddenzee. De bestaande rekenmethoden voor het interpreteren van de satellietgegevens moesten specifiek voor de Waddenzee worden aangepast. Dat leverde bruikbare modellen op, maar de resultaten waren toch in te veel gevallen niet in overeenstemming met de veldmetingen van een schip. Bij metingen in de buurt van dijken, kwelders of wadplaten waren er grote verschillen. Ook in gebieden waar tegengestelde getijdestromen bodemmateriaal naar de oppervlakte stuwden, waren de afwijkingen groot. Hommersom promoveerde in 2010 en werkte toen met data van de MERIS-satelliet, die pixels maakte van 260x290 meter op het aardoppervlak. Zij hoopte dat de data van de veel fijngevoeligere Worldview2-satelliet, met pixels van 46cm x 46cm, veel verbetering zouden kunnen brengen in de foutgevoeligheid van haar meetsysteem.

Kleurenfoto’s

Wetenschappers werken nu  mede met behulp van de nieuwe satelliet aan het verbeteren van de remote sensing-monitoring van de kustwateren, waaronder de Waddenzee. Voor het fijnregelen van de meetmethode en de rekenschema's zijn nog veel veldgegevens nodig. Marcel Wernard van het NIOZ deed via de website www.zeeinzicht.nl al een oproep om zo veel mogelijk foto's van gekleurd zeewater op te sturen. Binnenkort verschijnt in het kader van het Citclops-project een app voor het meten van de waterkleur. Dat is in feite een digitale versie van de Forel-Ule-schaal. De app zal na het bepalen van de waterkleur de gegevens meteen versturen naar het onderzoeksteam.

waterkleur-meten. Foto-collage NIOZ

Bronnen

Hommersom, A. (2010). ”Dense water” and “Fluid Sand” - Optical properties and methods for remote sensing of the extremely turbid Wadden Sea. Proefschrift Vrije Universiteit Amsterdam.

Wernand, M.R., H.J. van der Woerd en W.W.C. Gieskes (2013). Trends in Ocean Colour and Chlorophyll Concentration from 1889 to 2000, Worldwide. PLoS ONE 8(6): e63766. doi:10.1371/journal.pone.0063766

http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0063766

Dossier 'Verder op zoek naar de kleur van de zee': http://www.zeeinzicht.nl/php/?target=dossiers

Project Citclops: http://www.citclops.eu/