Een feloranje ballon ontpopt zich net boven het onstuimige oceaanoppervlak. Onder de zeespiegel zweven vier lange witte armen. “Wat een opluchting was dat”, vertelt Geet George, Assistant Professor bij Geoscience and Remote Sensing. De armen zijn van een van zijn drones waarmee hij zojuist een torenhoge regenwolk heeft bestudeerd, vanaf het onderzoeksschip de Meteor. “We verloren de verbinding en de drone crashte, middenin de Atlantisch oceaan.” Gelukkig werd de geïntegreerde reddingsboei van de drone geactiveerd bij contact met zeewater. Een paar dagen eerder had een van hun andere drones helaas minder geluk.
Foto van: Rob Mackenzie
Atmosfeer in beweging
George is op dat moment al twee weken op zee. Samen met een internationale groep wetenschappers vaart hij van Kaapverdië naar Barbados. Het is geen willekeurige route. Ze varen steeds vlakbij de evenaar, waar warme lucht opstijgt en dikke tropische regenwolken ontstaan. Als de lucht eenmaal hogerop is, beweegt het van de evenaar af en zakt weer naar beneden. Tot slot beweegt de lucht dicht bij de aarde weer terug naar de evenaar. Het gebied waar het onderzoeksschip vaart heet daarom ook de inter-tropical convergence zone (ITCZ). George wil de ingewikkelde circulatie die hier in gang wordt gezet beter begrijpen.
Een samenspel van stormachtige condities, regenwolken en extreme stilte.
Het gebied is een belangrijke speler in het klimaat. Hoe de ITCZ verandert is een van de grootste factoren van onzekerheid in klimaatmodellen. Het is een samenspel van stormachtige condities, regenwolken en extreme stilte. “Fascinerend”, zegt George. “Je komt doldrums tegen, gebieden waar vrijwel geen wind is. Zeilers kwamen er vroeger dagenlang vast te zitten.” Maar ook enorme torens van wolken die zware regenbuien veroorzaken. George onderzoekt nu hoe die wind zich precies beweegt, en dat bekijkt hij het liefst per ‘verdieping’ van de wolkentoren. “We kregen de unieke kans om zowel de kalmte in de doldrums te meten als de grote regenwolken.”
Met eigen ogen
Als kind hield hij van de regen. Spelend in de plassen in India brachten de moessonregens verlichting na de intense zomers. Later raakte hij geïntrigeerd door de wolken achter die fikse regenbuien en tijdens zijn studie ging hij de wolken bestuderen. De fascinatie en de observerende blik is George niet verloren.
Vroeger lagen de ontdekkingsreizen aan de basis van onze kennis.
“Modellen zijn geweldig om processen in onze atmosfeer te beschrijven, maar we moeten ze ook in de natuur bekijken. Vroeger lagen de ontdekkingsreizen aan de basis van onze kennis, zoals de expedities van de Von Humboldts en de Darwins van die tijd. Waar zij voornamelijk met hun ogen waarnamen, hebben we tegenwoordig technologische vooruitgang die ons helpt om veel verder te kijken dan wat onze ogen kunnen zien.”
Foto van: Philipp Henning
George vult zijn observaties aan met gegevens vanuit satellieten, vliegtuigen, en vernieuwende technieken zoals drones met sensoren die dwars door de wolken vliegen. Dit geeft hem een beter beeld van de atmosferische processen en biedt kansen om betere modellen te ontwikkelen die voorspellingen maken van het veranderende klimaat. “Het blijft belangrijk om in het veld te zijn en de processen te ervaren, die we al jaren op onze computer proberen te simuleren. Pas dan kun je simulaties en voorspellingen in de juiste context zien, daar is geen vervanging voor”, pleit George.
Op expeditie
Als George in augustus 2024 in Kaapverdië aankomt, waar de onderzoeksboot afvaart, blijkt de vierhonderd kilo apparatuur die nodig is voor de metingen flinke vertraging te hebben opgelopen. Bij aankomst zijn de batterijen van de drones inmiddels leger dan leeg. Een vliegende start had George niet voor ogen, maar dit valt tegen. Gelukkig is hij niet alleen. Collega Rob Mackenzie, met veel technische expertise, is ook mee op expeditie en weet de batterijen weer nieuw leven in te blazen met de gereedschappen die op de boot voorhanden zijn. “Hij is onze redder”, weet George. De drones zijn ready for take of.
De te meten ‘diepe wolken’ kunnen wel zestien kilometer hoog zijn en de volledige troposfeer beslaan. Drie drones vliegen tegelijkertijd in een hexagonpatroon met afstanden van wel vijfhonderd meter tussen elk hoekpunt. Op drie verschillende hoogtes halen ze gelijktijdig waardevolle data binnen. Zowel horizontaal als verticaal geeft dit een schat aan informatie. In de drone zitten sensoren die de temperatuur, luchtvochtigheid en atmosferische druk meten. Een klein zwart doosje met daarin een sensor torent een meter boven de drone uit. “Dit meet de windsnelheid. Om dat zuiver te doen moesten we een extra arm bevestigen, want als je deze sensor te dicht bij de drone bevestigt wordt de meting verstoord door de propellers.”
Foto van: Philipp Henning
Stilte voor de storm
George en zijn collega’s zien hun kans schoon als ze een storm recht op het schip af zien komen. “De crew was wel een beetje klaar met de tropische regenbuien, zij zouden er liever omheen varen. Toch bleven wij er bij de stuurman op aandringen om niet met een boog om de regen heen te varen”, vertelt George lachend. Owen O’Driscoll, promovendus bij de afdeling Geoscience and Remote Sensing, maakt direct de drone gereed en doet al metingen voordat de storm het schip bereikt. De ‘stilte voor de storm’ is een bizarre gewaarwording, zo vertelt George. De data laat windsnelheden van slechts één meter per seconde zien.
Niet veel later steekt de storm op en het schip gaat flink op en neer. Het is uitdagend maar toch sturen ze de drone de lucht weer in. Het is wonderbaarlijk hoe de drone de hevige regen en wind doorstaat. De data blijven stug binnenstromen, onder luid applaus van de onderzoekers. Inmiddels slaan de meters uit tot windsnelheden van wel acht meter per seconde. Slechts een paar weken geleden vloog O’Driscoll voor het eerst een drone. “Hij is echt een natuurtalent”, besluit George tevreden.
Al zwalkend nadert de drone het schip en komt met een zachte klap op het dek. De teamleden juichen en grijnzen van oor tot oor. De hele exercitie duurde nog geen veertig minuten. “Dit geeft vertrouwen”, zegt George. “In deze weersomstandigheden midden op zee lukt het om drones te besturen en data op te halen. Dit biedt enorme kansen om de atmosfeer en de wolken te onderzoeken op een manier die tot nu toe nog niet mogelijk was.”
Owen O’Driscoll en Rob Mackenzie prepareren de drones (links) en zijn opgelucht als de drone na de storm weer veilig aan dek komt (rechts).
Foto's van: Geet George
Gepubliceerd: November 2024
Header foto van: Philipp Henning
