In de loop van het laatste decennium werd duidelijk dat de chemische samenstelling van de atmosfeer op wereldschaal verandert. Meer nog, de menselijke activiteiten zijn er mede verantwoordelijk voor.
Het is daarom dat de experimenten uitgevoerd op de Pool Ruimte geïntegreerd zijn in internationale programma’s zoals Global Change. Om de fenomenen die de Aardatmosfeer en het klimaat beïnvloeden beter te kunnen begrijpen, bestudeert dit programma atmosferische mechanismen op wereldschaal.

Daarbij gebruiken de experimentele programma’s aan het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie een brede waaier aan middelen: waarnemingen en metingen worden verricht vanuit aardobservatoria, stratosferische ballons, raketsondes of aan boord van ruimtetuigen zoals ruimteveren en satellieten. Meer en meer hangt het ruimteonderzoek ook af van metingen in het laboratorium. Bovendien is het theoretisch onderzoek belangrijk, omdat bijvoorbeeld theoretisch modelleren noodzakelijk is voor de interpretatie van experimentgegevens. De modellen brengen een verleden, een huidige en een toekomstige atmosferische toestand in kaart.

De atmosferische milieustudies vereisen metingen van een heel breed gamma aan deeltjes, gaande van lokale bronnen (stadsvervuiling, vulkanische rookpluimen,…) tot de atmosfeer in zijn geheel. De waarnemingen moeten daarbij gespreid worden over een langere periode. Dit is nodig om de lange termijn tendensen te kunnen onderscheiden van de natuurlijke veranderingen die te maken hebben met de seizoenen of andere cyclische fenomenen, zoals de activiteit van de Zon.
De combinatie van verschillende soorten technieken en meetplatformen (grondstation, vliegtuig, ballon, raket, ruimteveer, satelliet) laat toe om goede resultaten te verwerven. De experimenten aan de grond (foto 1), in een ballon of in een vliegtuig blijven dankzij hun nauwkeurigheid echter de voorkeur genieten bij studies naar fysisch chemische processen.
De satellietinstrumente (video 1), maken het mogelijk om deze studies te extrapoleren naar een mondiale schaal. Ze voorzien in een constante wereldcartografie van de belangrijkste atmosferische elementen en parameters. Om daarbij ook een totaalvisie te hebben, integreren de wetenschappers de verschillende processen in mathematische informaticamodellen van de atmosfeer.

Wat betreft de meteorologische voorspellingen (foto 2), is het onontbeerlijk om zo goed mogelijk de huidige situatie te observeren. Er dient een zo precies mogelijk beeld gemaakt te worden op een zo groot mogelijke schaal, zowel aan het oppervlak als in de hoogte.
Om dat te doen, verzamelen de waarnemingsstations van het KMI elke drie uur de voornaamste parameters zoals de atmosferische druk, de luchttemperatuur, de richting en de intensiteit van de wind, de bewolking, de luchtvochtigheid en de hoeveelheid neerslag. Dit soort observaties worden tegelijkertijd op gestandaardiseerde wijze uitgevoerd over de gehele wereld.

Buiten de waarnemingen aan het oppervlak moet men beschikken over waarnemingen in de hoogte. Deze zorgen voor een driedimensionaal beeld over de toestand van de atmosfeer. Op verschillende plaatsen in de wereld verricht men dan ook aërologische. sonderingen. In België realiseert het KMI er vier keer per dag. Een ballon gevuld met waterstof (foto 3) en waarop een radiosonde is vastgezet, stijgt tot op een dertigtal kilometer. De metingen van de voornaamste parameters worden verstuurd naar een ontvangststation in Ukkel.

Naast de klassieke waarnemingen, zoals hierboven beschreven, proberen sinds de jaren zestig satellietwaarnemingen de tekortkomingen op te vullen. Meteorologische satellieten in een baan om de Aarde leveren op regelmatige tijdstippen beelden van atmosfeerdelen. Het is dankzij deze dat we tijdens de weerberichten op televisie de animaties die wolken voorstellen, kunnen zien. Meer nog, de originele beelden afkomstig van de satelliet hebben een grote wetenschappelijke waarde.

Ook radarbeelden hebben de laatste decennia in belang toegenomen. Deze beelden laten toe om in bijna werkelijke tijd de verschuiving van neerslag te volgen.

De evolutie van ontladingen tijdens stormen (donderslag) kan ook gevolgd worden op het KMI dankzij systeem SAFIR.

Door de enorme vooruitgang in het ruimteonderzoek zijn we nu in staat om elk onderdeel van de stralingsbalans te bestuderen op internationale schaal. Bepaalde instrumenten, zoals in Ukkel ontwikkelde radiometers, dienen als internationale referentie. De verkregen gegevens interesseren de gehele wetenschappelijke gemeenschap die de veranderingen in het klimatologisch evenwicht onderzoekt.

Het volgen en begrijpen van de watercyclus, om bij te dragen aan een duurzame ontwikkeling en respect voor onmisbare bestaansmiddelen, is een taak die bepaalde wetenschappers passioneert.
Het meten van de hoeveelheid neerslag (foto 4) is iets minder eenvoudig dan men op het eerste zicht zou denken. Om een correcte evaluatie te maken van wat een hydrologisch bassin ontvangt, moet men de meetinstrumenten kiezen in functie van het type neerslag (regenbuien, frontale regen,…).
Ook de verdamping moet in acht genomen worden, ofwel door directe meting, ofwel onrechtstreeks, vertrekkende van verschillende parameters. De ontwikkeling van nieuwe middelen aan boord van satellieten (video 2) of aan de grond vereist dus hydrologen, gespecialiseerd in het atmosferische gedeelte van de watercyclus, die zich buigen over nieuwe uitdagingen.