Water is leven, maar ondanks al zijn belang heeft de mensheid een verrassend beperkt beeld van de zoetwaterlichamen van de aarde. Onderzoekers hebben betrouwbare waterpeilmetingen voor slechts een paar duizend meren over de hele wereld, en weinig tot geen gegevens over enkele van de belangrijkste riviersystemen van de planeet. De komende satelliet Surface Water and Ocean Topography (SWOT) zal die enorme leemte opvullen. Door te helpen een beter begrip te krijgen van de watercyclus van de aarde, zal het zowel helpen bij een beter beheer van waterbronnen als de kennis vergroten over hoe klimaatverandering meren, rivieren en reservoirs beïnvloedt.

Een samenwerking tussen NASA en het Franse ruimteagentschap Centre National d'Études Spatial (CNES), met bijdragen van de Canadian Space Agency en het United Kingdom Space Agency, SWOT is gepland voor lancering in november vanaf Vandenberg Space Force Base in Californië. Ingenieurs en technici ronden het werk aan de satelliet af in een faciliteit die wordt gerund door Thales Alenia Space in Cannes, Frankrijk.

SWOT heeft verschillende belangrijke taken, waaronder het meten van de hoogte van waterlichamen op het aardoppervlak. Boven de oceaan kan de satelliet kenmerken zien zoals wervelingen van minder dan 100 kilometer breed - kleiner dan die welke eerdere satellieten op zeeniveau konden waarnemen. SWOT zal ook meer dan 95% van de meren op aarde meten die groter zijn dan 15 acres (6 hectare) en rivieren die breder zijn dan 100 meter (330 voet).

"De huidige databases bevatten misschien informatie over een paar duizend meren over de hele wereld", zegt Tamlin Pavelsky, de NASA-leider op het gebied van zoetwaterwetenschap voor SWOT, gevestigd aan de Universiteit van North Carolina, Chapel Hill. "SWOT zal dat aantal opdrijven tot tussen de 2 miljoen en 6 miljoen."

Naast het meten van de waterhoogte, of het nu in een meer, rivier of reservoir is, meet SWOT ook de omvang of oppervlakte ervan. Met die cruciale informatie kunnen wetenschappers berekenen hoeveel water door zoetwaterlichamen beweegt. "Als je eenmaal de hoeveelheid water te pakken hebt, kun je het waterbudget beter inschatten, of hoeveel water er in en uit een gebied stroomt", zegt Lee-Lueng Fu, SWOT-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië, die het Amerikaanse deel van de missie beheert.

Dit is belangrijk omdat klimaatverandering de watercyclus van de aarde versnelt. Door warmere temperaturen kan de atmosfeer meer water bevatten (in de vorm van waterdamp), waardoor bijvoorbeeld regenbuien sterker kunnen zijn dan een regio doorgaans zou zien. Dit kan op zijn beurt grote schade aanrichten op boerderijen en gewassen beschadigen. Dergelijke steeds snellere veranderingen kunnen het beheer van de watervoorraden van een gemeenschap bemoeilijken.

"Naarmate de watercyclus van de aarde intensiveert, vereist het voorspellen van toekomstige extreme gebeurtenissen zoals overstromingen en droogtes het monitoren van zowel veranderingen in de watervoorziening uit de oceaan als de vraag naar en het gebruik van water op het land. SWOT's wereldwijde kijk op al het oppervlaktewater op aarde zal ons precies dat geven," zei Nadya Vinogradova Shiffer, programmawetenschapper van SWOT op het NASA-hoofdkwartier in Washington.

Een grotere, betere foto

SWOT zal zijn baanbrekende gegevens verstrekken met behulp van een nieuw instrument, de Ka-band Radar Interferometer (KaRIn), dat radarpulsen van het wateroppervlak weerkaatst en het retoursignaal met twee antennes tegelijkertijd ontvangt. De antennes staan ​​op een afstand van 10 meter van elkaar op een giek, waardoor onderzoekers informatie kunnen verzamelen over een strook van ongeveer 120 kilometer breed (120 kilometer breed) van het aardoppervlak - een breder pad dan dat van de voorgangers van de satelliet.

De techniek die nodig is voor dit soort systemen is lastig omdat zo'n grote antenneboom ongelooflijke stabiliteit vereist en omdat onderzoekers zeer nauwkeurige berekeningen nodig hebben om metingen van de oceaan- en zoetwaterlichamen van de aarde te maken. "Het basisidee van SWOT dateert uit de late jaren 1990, maar het omzetten van dat concept in realiteit - al die engineering - kostte enorm veel tijd en moeite," zei Pavelsky.

Satellieten die al in een baan om de aarde zijn, kunnen de waterhoogte meten - in de oceaan, zeer grote meren en zeer brede rivieren - of het oppervlak van een waterlichaam. Maar om veranderingen in volume in de loop van de tijd te berekenen, moeten wetenschappers de omvang- en hoogtemetingen die verschillende instrumenten op verschillende dagen hebben uitgevoerd, op elkaar afstemmen. Dit maakt het moeilijk om basisdetails te bepalen, zoals hoeveel water er door de rivieren van de wereld stroomt en hoeveel dat volume varieert. 'Je zou denken dat we dit al wisten,' zei Pavelsky. "Maar voor veel rivieren in de wereld zijn er gewoon niet veel van dit soort metingen."

SWOT zal de noodzaak elimineren om de omvang en hoogte-informatie van verschillende satellieten samen te voegen, en tegelijkertijd zal de satelliet onderzoekers een globaal beeld geven van het aardoppervlak. "Het zal een enorme verandering zijn in onze kennis en begrip van zoet water", zegt Sylvain Biancamaria, een SWOT-wetenschappelijk teamlid en zoetwateronderzoeker aan het Laboratoire d'Études en Géophysique et Océanographie Spatiales in Toulouse, Frankrijk.

Sommige onderzoeken, waaronder een vorig jaar gepubliceerd in Nature , hebben waterpeilmetingen gebruikt om te kijken hoe meren en rivieren over de hele wereld in de loop van de tijd veranderen. De gegevens die onderzoekers van SWOT verwachten, zullen echter een beter begrip geven van de waterstanden en het oppervlak, die beide vaker en over een groter deel van de aarde zullen worden bemonsterd. Eenmaal in een baan om de aarde, stuurt SWOT ongeveer één terabyte aan onverwerkte gegevens per dag terug.

Wetenschappers als Biancamaria en Pavelsky kijken er vooral naar uit om informatie te krijgen op het niveau van het stroomgebied, of het gebied dat wordt drooggelegd door een meer of een rivier en zijn zijrivieren. "Vanuit maatschappelijk oogpunt - of je nu kijkt naar drinkwater, navigatie, overstromingsbeheersing - moet water op bekkenschaal worden beheerd", zegt Biancamaria. "Daarom zijn observaties over het hele bekken nodig, en SWOT zal dergelijke datasets leveren." + Verder verkennen

Assemblage van satelliet om 's werelds waterverschuivingen van de VS naar Frankrijk te volgen