11 maart 2020

dr. Jochen Landgraf

Het kan verkeren. In februari hadden we door een gelukkig toeval viroloog Marion Koopmans die zou komen praten over virussen in mensen en dieren en het gevaar voor uitbraken van besmettelijke ziekten door die virussen. Ze werd ingehaald door de actualiteit: het nu rondwarende nieuwe coronavirus had de kop opgestoken. Op 11 maart kwam dr. Jochen Landgraf, van het laboratorium van de Stichting voor Ruimteonderzoek in Nederland (SRON) in Utrecht, vertellen over een uniek Nederlands meetinstrument (TROPOMI) dat vanuit de ruimte de luchtkwaliteit op aarde meet. We hadden hem past kort tevoren uitgenodigd om te komen praten, mede naar aanleiding van de enorme bosbranden in het Amazonegebied in Zuid-Amerika en in Australië. De onrust over het coronavirus leidde tot een minder volle zaal dan gewoonlijk. In zijn vlotte en vaak geestige verhaal kon Landgraf echter aanhaken bij het virus. Hij presenteerde zeer recente metingen van TROPOMI die lieten zien hoe de uitstoot van stikstofdioxide boven China was afgenomen, sinds het land na de gebruikelijke rust rond het Chinese Nieuwjaar aansluitend op een laag pitje was gezet door de corona-uitbraak. Terwijl u dit leest hebben we het Science Café van april – dat ironisch genoeg over complottheorieën zou gaan – moeten afgelasten. Ook Nederland zit inmiddels min of meer op slot.
 
Landgraf, van huis uit kernfysicus, was begin jaren ’90 de laatste promovendus van de in Duitsland werkende Nederlandse chemicus en Nobelprijswinnaar Paul Crutzen. Die suggereerde hem om in Nederland onderzoek te gaan doen en zo werd Landgraf atmosfeeronderzoeker bij SRON. De atmosfeer is één grote chemische fabriek en Landgraf helpt die fabriek met natuurkundige technieken te bestuderen. Hij is verantwoordelijk voor de kwaliteit van de metingen met TROPOMI en voor het toegankelijk maken van de gegevens voor wetenschappelijk onderzoekers. Crutzen bedacht overigens als eerste de term ‘antropoceen’, het huidige tijdperk waarin de mens zo’n grote invloed heeft op het natuurlijke systeem van de aarde.

TROPOMI kijkt vanuit een baan om de aarde op ruim 800 kilometer hoogte naar stoffen in de dampkring met behulp van een typisch natuurkundige techniek: spectroscopie. De zon is de lichtbron voor het instrument. Het licht van de zon, dat wij als wit zien, is samengesteld uit alle kleuren van de regenboog. Met een prisma, of meer technisch een heel smalle spleet, kun je het witte licht ontrafelen in al die kleuren. Als je heel nauwkeurig kijkt, zie je op sommige plekken in dat kleurenspectrum smalle donkere banden. Die worden veroorzaakt door atomen of moleculen in gas met een lagere temperatuur dan aan het oppervlak van de zon zelf. Die banden of lijnen zijn uit langdurig onderzoek in groot detail bekend en ze horen heel precies bij bepaalde elementen. Die zetten zo als het ware een vingerafdruk op het spectrum. Wanneer nu zonlicht door de dampkring van de aarde gaat en vanaf het oppervlak weer wordt weerkaatst, komen er allerlei lijnen uit onze verhoudingsgewijs hele koele dampkring bij. Ook die lijnen horen bij specifieke scheikundige verbindingen. De breedte van de lijnen ofwel de sterkte van het signaal zijn een maat voor de hoeveelheid van die verbindingen. TROPOMI kijkt naar dat weerkaatste zonlicht, ontleedt het aan boord tot een spectrum en kan zo de aanwezigheid van een aantal verschillende stoffen in de dampkring bepalen. Met een heel eenvoudige opstelling – met een door hemzelf geredde ouderwetse diaprojector als lichtbron – liet Landgraf zien hoe de kleur van het spectrum verandert als je het licht door water met verschillende kleurstoffen (model voor verontreinigingen) laat gaan.

TROPOMI draait in een baan om de polen van de aarde en bespiedt zo tijdens vijftien omlopen per dag de hele aarde, en dat dag na dag. Dat levert een datastroom op van 20 miljoen spectra per dag. Perfect is de techniek nog niet. De kleinste details die TROPOMI kan zien meten 7 bij 7 kilometer. Heel de gemeente Deventer is voor TROPOMI dus één pixel. Wolken houden het weerkaatste zonlicht tegen en het oppervlak van de oceanen weerkaatst maar weinig licht. In de praktijk is daarom maar 10% van de metingen bruikbaar. TROPOMI zit in een Europese waarnemingssatelliet die niet voor niets de toevoeging Precursor (“voorloper”) draagt. Meer geavanceerde exemplaren zullen volgen. Toch leveren de TROPOMI-metingen al mooie informatie op over de hoeveelheden verontreinigingen die door natuur- en landbouwbranden, uitgassing van moerassen en menselijke activiteiten worden geproduceerd en hoe die zich door de dampkring verspreiden. Daarbij moeten we denken aan koolmonoxide (ontstaan bij onvolledige verbranding, bijvoorbeeld bij te weinig zuurstof of bij te lage temperatuur door nat materiaal), methaan (natuurlijk aardgas, dat ook uit pijpleidingen en gasbronnen kan weglekken), en stikstofdioxide (afkomstig van verkeer en industrie).

Tijdens de discussie, zoals altijd onder leiding van James van Lidth de Jeude, werden nuttige vragen gesteld. Bijvoorbeeld over hoe je de betrouwbaarheid van de metingen bewaakt. Dat doet TROPOMI door één keer per dag vanuit zijn baan direct het ongefilterde licht van de zon te meten en ook één keer per dag het ‘licht’ van de hemel te bepalen (die buiten de dampkring gitzwart is). Op een vraag wie er wat met de metingen doet, vertelde Landgraf dat ze onder andere worden gebruikt om te zien of landen zich houden aan afspraken over milieu- en klimaatakkoorden. Omdat TROPOMI elke dag een meting doet, is de verspreiding van vervuiling door wind in de dampkring goed te volgen en kan uiteindelijk de bron worden bepaald. Tenslotte vroeg iemand heel praktisch wat er met de satelliet waarin TROPOMI zit gebeurt wanneer die niet meer werkt. Hij wordt, zo vertelde Landgraf, bijtijds de dampkring in gestuurd om daar volkomen te verbranden. Zo wordt de vorming van ruimtepuin voorkomen.

Chris Egbers verzorgde de sfeervolle muziek.

Tekst Huub Eggen, foto’s Anne Dijkstra
Beeld TROPOMI/SRON/ESA

« terug naar overzicht terugblikken