Storm op komst vanuit de ruimte

Space weather op de kaart bij de Joint Meteorologische Groep

Het zal je maar gebeuren als militair in Mali: de verbindingen liggen eruit vanwege een storm op de zon. Onrealistisch? Absoluut niet, aldus kapitein Willem-Pieter van der Laan. De docent meteorologie richt zijn pijlen op het universum, want zonnestormen kunnen de radiocommunicatie op aarde verstoren. 

Zonder de zon is leven op aarde ondenkbaar. Zij is onze voornaamste energiebron en zorgt voor een aangenaam klimaat. Dankzij de balans tussen inkomende zonnestraling en uitgaande warmtestraling én de beschermende werking van de atmosfeer is de gemiddelde temperatuur op aarde ongeveer 15°C. De actuele temperatuur op een bepaalde plaats hangt van meer af: de plaats op aarde, het tijdstip op de dag, bewolking, wind enzovoort. Ook een zonsverduistering doet een duit in het zakje. Tijdens een eclips kan het wel een paar graden kouder worden. Dit is gelukkig vrij onschuldig en brengt geen schade toe. Dat geldt niet voor een aantal andere fenomenen die de zon voor ons in petto heeft.

Bewust maken

“Zonnestormen zijn maar een deel van dat verhaal,” vertelt Willem-Pieter van der Laan. “De ruimte kent nog veel complexere grillen die van invloed kunnen zijn op – bijvoorbeeld – communicatiemiddelen.” Als natuurkundige is van der Laan door de Joint Meteorologische Groep aangewezen om het project Space weather op de kaart te zetten. Zijn doel: verbindelaars bewust maken van de impact van ruimteweer op communicatiemiddelen en dus het operationele optreden. “Momenteel draaien we een pilot in Mali en af en toe één op zee”, zegt Van der Laan. “Maar in de toekomst willen we verwachtingen via onze website aanbieden. Dan kunnen militairen zelf controleren of er problemen te verwachten zijn.”

Impact van ruimteweer

Terug naar het grillige ruimteweer. Van der Laan schetst een aantal fenomenen, die in de ruimte bekend zijn en hun oorsprong vinden op de zon.

• Een zonnevlam (solar flare) gaat vooraf aan een zonne-uitbarsting. Een vlam is het vrijkomen van energie in de vorm van elektromagnetische straling, vooral röntgenstraling. Dit is zichtbaar als een flits op de zon.
• Een zonne-uitbarsting (coronal mass ejection) is het vrijkomen van zonneplasma. In dat geval wordt een stukje zon de ruimte in geslingerd, dat bestaat uit elektrisch geladen extreem kleine deeltjes. Die geladen deeltjes kunnen botsen met de magnetosfeer van de aarde. En dat veroorzaakt een geomagnetische storm.
• Bij een protonenstorm schieten protonen (kleine deeltjes) met een enorme snelheid door de ruimte en kunnen schade toebrengen aan rondzwevende satellieten.

Dan is er nog de ionosfeer. Dat is een laag rondom de aarde die radiogolven terugkaatst en op die manier communicatie over lange afstand mogelijk maakt. Als de straling van de zon toeneemt, door bijvoorbeeld een zonnevlam, verandert de ionosfeer. Door deze verandering kaatst de laag geen radiogolven HF-(High Frequency) meer terug. Daardoor ligt de verbinding op aarde eruit. Het gaat hier om langeafstandsverbindingen, die vooral Special Forces en schepen nodig hebben. Ook civiel luchtverkeer dat over de (noord)pool vliegt maken er gebruik van. Boven dat gebied is namelijk geen satellietdekking. (zie afbeelding aarde/protonenwolk)

Doemscenario

“Bij een extreme geomagnetische storm is de ramp niet te overzien”, gaat Van der Laan verder. De energie maakt waarschijnlijk de helft van de satellieten kapot en er zullen sterke stromen door de aardkorst gaan lopen. (zie afbeelding Ionosfeer) Daar zoekt het de weg met de minste weerstand. Dat zijn bijvoorbeeld hoogspanningslijnen die bij energiecentrales uitkomen. Daar slaan dan de stoppen door met een grote elektriciteitsstoring tot gevolg. Van der Laan: “Dit klinkt misschien ver gezocht, maar de kans dat zoiets in Nederland gebeurt, wordt geschat op 1 keer in de 500 jaar. Dat lijkt weinig, maar de kans is relatief groot, met verregaande effecten en grote economische gevolgen. Ter vergelijking: de kans op een extreme stormvloed is bijvoorbeeld ‘maar’ 1 op 10.000 jaar.”

De Engelse overheid heeft vanwege de grote kans en dito gevolgen inmiddels een Space weather Operations Centre opgericht dat de zon nauwlettend in de gaten houdt en bij zware geomagnetische stormen maatregelen neemt door hun elektriciteitsnetwerk geheel open te zetten, waardoor onbedoelde stromen worden verdeeld en minder schade toebrengen. Nederland is nog niet zo ver, maar daaraan wordt gewerkt, weet Van der Laan die nauwe contacten onderhoudt met het KNMI.

Kinderschoenen

Het project Space weather staat pas sinds anderhalf jaar op de kaart binnen de luchtmacht. “Het staat in Nederland nog in de kinderschoenen, want ik zie dat er nog heel veel moet gebeuren”, zegt Van der Laan. “De eerste stap is mensen bewust maken van het bestaan van ruimteweer en de gevolgen die dat kan hebben voor de troepen in het veld.”

Een andere belangrijke stap is Europese en civiele samenwerking om kennis te delen en te ontwikkelen. Zo werkt de Nederlandse krijgsmacht al samen met onder meer Duitsland en België. Van der Laan: “Alleen door krachten te bundelen, kunnen we verwachtingen ontwikkelen voor troepen te velde, waarmee de operationele gevolgen van Space weather sneller en nauwkeuriger worden ingeschat.”

Meer weten over de ruimte en Defensie? Lees hier het artikel over het Space Security Center. 

Tekst: eerste luitenant Rosalien van Damme
Foto’s: NASA
Illustraties: Angela van Klaveren