Nederland als weerobservatorium

Het maakt iets bij mensen wakker, merkt Russchenberg. De weelderige wolkenluchten van de 17e eeuwse schilder Jacob van Ruisdael resoneren nog steeds in de Nederlandse ziel. Dus toen het KNAW anderhalf jaar geleden vroeg naar voorstellen voor grote onderzoeksfaciliteiten hoefde hij niet lang na te denken. Een fijnmazig landelijk netwerk zou een mooi 21ste eeuws vervolg zijn op de Hollandse luchten van destijds. Zo’n netwerk maakt lokale weersvoorspellingen mogelijk en legt de verandering van het klimaat vast. Zo kunnen wetenschappers de toekomst voorspellen van de atmosfeer in verandering.

Schetst u het netwerk eens dat u voor ogen heeft.
“Denk aan een gelaagd netwerk dat begint bij één meter onder de grond. In de grond zit vocht, en de laag is bestraat of begroeid met gras of bos. De oppervlakte is een belangrijke randvoorwaarde voor de atmosfeer. Maar de ondergrond is overal anders. Nu hoef je niet per se elke paar honderd meter een sensor te plaatsen. Je kunt ook veel doen met scannende apparatuur. Neem als voorbeeld een radar, die kijkt ver om zich heen en kan stapjes meten van dertig meter. Daarnaast willen we Lidars gebruiken met laserbundels.”

Wat is het voordeel van Lidars?
“Lidar is een soort radar met een laserbundel. Die is veel gevoeliger voor kleine druppeltjes zoals smogdeeltjes. Daar kun je de verdeling van fijnstof over Nederland mee meten. Naast dit soort scannende metingen willen we waar mogelijk ook lokale luchtkwaliteit, gassen, wind en vocht meten op straathoeken. Dat is steeds makkelijker want er is een ontwikkeling gaande om kleinere sensoren te maken voor schappelijke prijzen. Zo willen we een geheel opbouwen van scannende apparatuur, en lokale sensors onderling verbonden met een geavanceerd backbone netwerk waarvan de kwaliteitsbewaking en de beschikbaarheid van data met hoge nauwkeurigheid wordt gegarandeerd.”

Heeft u het over een glasvezelnet?
“Nee, ik bedoel een meetnetwerk. ICT is een andere kwestie. Nu heeft het KNMI een netwerk van weerstations. Dat kun je uitbreiden door er andere sensoren bij te plaatsen, op zo’n manier dat de kwaliteit van de metingen gevalideerd is. Denk daarbij aan citizen science. Er komen steeds meer sensoren in allerlei toepassingen voor weer, verkeer, huishouden en energiegebruik. Die gegevens komen ook beschikbaar.”

Is citizen science in te passen?
“Er worden heel veel data verzameld op sites als weather underground (wunderground.com, red.). Dat zijn data uit weerstations die mensen in hun tuin hebben staan, of zonnestralingsmetingen vanuit de zonnepanelen. Dat komt allemaal beschikbaar. Dus voor een deel is het Ruisdael observatorium een netwerk van gevalideerde wetenschappelijke metingen, en daar komt een laag bovenop van allerlei extra bronnen die niet per se voor dit doel zijn ingericht maar die we wel kunnen gebruiken.”

Hoe betrouwbaar zijn die gegevens?
“We proberen de lagere kwaliteit van de metingen te compenseren door het aantal te verhogen. Zo lang er geen systematische fout in zit kan dat.”

Ik begrijp dat er naast Cabauw ook een observatorium in een stad gepland is. Weet u al waar dat komt?
“Nee, de plek moeten we nog bepalen. Het idee is dat je metingen nodig hebt in landelijk gebied voor de achtergrondsituatie van de atmosfeer. Maar met toenemende urbanisatie moet je ook metingen hebben uit stedelijk gebied om de invloed van de stad te meten. Vandaar het voorstel van een tweede weerobservatorium in de randstad. Er is nog geen plek gekozen. Ik proef wel dat men in Rotterdam geïnteresseerd is in deze aanpak. Ze lopen voorop met het willen meten van klimaat in de stad. Het zou ook kunnen in Amsterdam en het AMS instituut (Advanced Metropolitan Studies, red).”

En u wilt ook een groot rekencentrum?
“Ja, in samenwerking met het e-science centrum NLeSC van NWO. Dat is gekoppeld aan Sara en Surfnet en de supercomputerfaciliteiten. We hebben grote dataopslag nodig en rekencapaciteit voor de realtime rekenmodellen. Daar is infrastructuur nodig van computers, software en visualisatietools om die gegevens op te slaan, beschikbaar te stellen en te verwerken. Voor lokale voorspellingen moet je waarnemingen verwerken met de modellen tot nieuwe voorspellingen. En die controleer je weer met de volgende metingen. Dat is een continu rekenintensief proces van dataverwerking.”

Over kosten vind ik helemaal niets in het voorstel?
“Die hebben we weggelaten uit de publieke versie. We komen uit op rond de zestig miljoen euro kosten over een periode van tien jaar. Dat is nog wel te doen.”

Er liggen dertien voorstellen bij het KNAW. Hoeveel daarvan worden gehonoreerd?
“Dat is niet bekend. Het KNAW schat zelf dat een derde gerealiseerd wordt, maar dat is koffiedik kijken.”

Op welke termijn valt dat besluit?
“Het KNAW besluit daar niet over, zij gaan met de gedroomde voorstellen de Haagse wandelgangen in. Veel hangt af van de initiatiefnemers om zelf geld bijeen te sprokkelen bij NWO, ministeries en bedrijven. Eerst inventariseert NWO wat er nu aan infrastructuur nodig is. Daarna komen de nieuwe gedroomde infrastructuren aan bod.”

Voor een groot deel moeten jullie zelf voor de financiering zorgen?
“Ja, natuurlijk. De kracht van de KNAW-agenda is dat het de wensen vanuit de wetenschap bundelt en dat het aan de overheid duidelijk maakt waar volgens wetenschappers zelf investeringen gewenst zijn.”

Wil de overheid daarin investeren?
“Ik denk het wel. Ze hebben niet voor niets een permanente commissie ingericht voor wetenschappelijke infrastructuur. Voorheen bestond die niet. Dat komt ook vanuit Europa. ESFRI is een organisatie voor Europese onderzoekinfrastructuur, landen kunnen daarop inschrijven. Dan wordt wel verwacht dat een land zelf een nationale bijdrage betaalt.”

Is dit een manier om in langetermijnonderzoek te investeren?
“Ja, daar wordt ook naar gevraagd: wat is je langetermijnvisie? Het Ruisdael observatorium is echt ingericht op wat wij in de volgende decennia nodig hebben. Dus als je daar ‘ja’ tegen zegt, dan moet je ook ‘ja’ zeggen tegen de lange termijn. Dat is de consequentie.”

Wie kunnen er behalve de overheid nog meer aan die zestig miljoen bijdragen?
“Ik praat er al met bedrijven over. Je kunt je voorstellen dat de windparken op zee interesse hebben in accurate windvoorspellingen. Omgekeerd zou ik graag hun sensoren gebruiken voor metingen op zee. Ook de landbouw is geïnteresseerd. Het maatschappelijke belang is groot. Vanuit energie, landbouw, toerisme en transport is er behoefte aan fijnmazige voorspellingen. Denk bijvoorbeeld aan lastige voorspellingen van mist, die heel lokaal kan zijn. Er is een hele lijst van maatschappelijke en economische belangen.”

Hoe combineert u de economie met de wetenschap?
“We willen een combinatie maken van puur wetenschappelijk onderzoek dat onafhankelijk moet zijn van bedrijven. Dat blijft een verantwoordelijkheid voor de overheid. Maar daar bovenop ontwikkel je toepassingen en diensten voor bedrijven en maatschappij. Dat kan in samenwerking met het bedrijfsleven.”

De realisatie is dus van veel deelnemers afhankelijk, maar wat zou het begin zijn?
“We beginnen door wat er al is samen te voegen. Er zijn al kleinere netwerken en kleinere observatoria. Die kunnen we goedkoop coördineren. We hebben het meetnet van het KNMI en het meetnet van het RIVM dat gericht is op luchtkwaliteit. Er zijn ook lokale metingen in de stad van de milieudienst.”

En die hanteren allemaal dezelfde standaarden?
“Nee, dat is het werk natuurlijk. Hoe goed zijn die metingen en wat kunnen we ermee? Wat is er nodig om ze goed samen te voegen? Dan wordt ook duidelijk wat er nog verder nodig is. Zo bouwen we langzaam op vanaf wat er nu al is tot een landelijk dekkend netwerk.”

Is dit een typisch Nederlands project?
“De ligging van Nederland is belangrijk omdat we te maken hebben met verschillende luchtmassa’s. De ene keer komt er continentale lucht vanuit Midden-Europa over en dan weer oceaanlucht. Die steeds veranderende luchtsamenstelling is schoon, vuil, vochtig of droog. Dat maakt Nederland een goede plek om luchtstromen te bestuderen. Die kennis kun je makkelijk omzetten naar andere plekken op de wereld. Nederland is een goed meteorologisch laboratorium omdat we goed op de hoogte zijn van de bodemsamenstelling en grondwaterstanden. Steden zijn 3D met lasers gescand. Kortom, het land is goed gedocumenteerd en daar kunnen we op voortbouwen met de studie van atmosferische processen. Dat maakt Nederland tot een geschikte plek.”

CV
Prof.dr.ir. Herman Russchenberg is hoogleraar in de atmospheric remote sensing en afdelingshoofd van de sectie geoscience and remote sensing bij de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen. Ook leidt hij het Delft Climate Institute. Hij deed onderzoek aan betere waarneming van wolken met radar wat leidde tot een nieuw radarsysteem in het Cesar observatorium in Cabauw (Cabauw Experimental Site for Atmospheric Research). Russchenberg is ook actief in de popularisering van klimaatonderzoek. Zo nam hij onlangs vijf afleveringen op bij de webzender Universiteit van Nederland (universiteitvannederland.nl)