Onderzoek op het KMI

Naast het maken van weerberichten wordt er op het KMI ook onderzoek gedaan. Dit onderzoek maakt het mogelijk dat de nauwkeurigheid van de weersvoorspellingen verbetert. Ook het gebied van het klimaat, de waterkringloop (hydrologie), het aardmagnetisme en telemetingen levert het onderzoek op het KMI een belangrijke bijdrage in het verbeteren van de kennis.

Sinds zijn oprichting in 1913 investeerde het KMI in toponderzoeken die een zeer uitgebreide interessesfeer bekleden, zowel op fundamenteel als op toegepast gebied. De atmosfeer, de ruimte en de omgeving van de Aarde in het algemeen – competentiedomeinen van het KMI – vormen een uniek kader waarin we getuige zijn van diverse onverwachte, vaak spectaculaire manifestaties, natuurwetten die van ver het niveau van een traditioneel wetenschappelijk laboratorium overschrijden. De waarneming, de opvolging, de analyse, het kwalitatief begrip, de gedetailleerde mathematische modellering en tenslotte de voorspellingen van het geheel van deze fenomenen vraagt om theoretische benaderingen en innoverende experimenten. Het publiek vraagt dat deze op korte of middellange termijn resulteren in specifieke producten in overeenstemming met het kapitaal belang dat het weer en het klimaat bekleedt op het vlak van zowel individuele als nationale veiligheid, economische activiteiten en sociale samenhang. De voornaamste stelling die het onderzoek, uitgevoerd op het KMI, ondersteunt is dat dit type product slechts kan ontwikkeld worden door de uitbreiding van de kennis over de processen die het weer en het klimaat ondersteunen. Vandaar dat tijdens een herstructurering in 1999 het KMI een onderzoeksdepartement heeft gekregen. Bij zijn activiteiten voegen zich de onderzoeken, geleid door de departementen die zich bezighouden met de operationele diensten aan de gebruikers en met de waarnemingen. Ter bevordering van de individuele creativiteit, de belangrijkste motor van innoverend onderzoek, investeert het KMI actief in samenwerkingsprojecten tussen verschillende eenheden of departementen, verschillende federale instellingen of Belgische universitaire instellingen en multinationale netwerken. Het verkrijgen van financiële middelen die toelaten de samenwerkingsverbanden te onderhouden, is één van de belangrijkste taken van het KMI.
Concreet draaien de uitgevoerde onderzoeken voornamelijk rond de volgende thema’s:

1. Weersvoorspellingen. Het maken van een weersvoorspelling laat zich niet gemakkelijk in strenge wetmatigheden passen. Daarvoor is kennis van de mechanismen die het gedrag van de atmosfeer bepalen onmisbaar. Momenteel wordt de traditionele voorspellingsmethode vervolledigd en verfijnd door informatie die voortkomt uit numerieke weermodellen, waardoor de voorspellingstermijn kan verlengd worden. Sinds 1996 is het KMI betrokken in een multinationaal project voor de ontwikkeling van een regionaal model van hoge ruimtelijke resolutie (het ALADIN-model). Dit project behandelt diverse onderzoeksproblemen, zoals de manier om bepaalde kleinschalige processen te parametriseren, de manier waarop het regionale model gekoppeld wordt aan zijn randen met een globaal voorspellingsmodel en de voorspelbaarheid van extreme fenomenen.

2. Fundamentele problemen van de wetenschap van de atmosfeer en het klimaat. De variabiliteit en de instabiliteit van de atmosfeer en het klimaat vormen de voornaamste oorzaken van de alom bekende beperkingen om betrouwbare voorspellingen uit te voeren indien ze een bepaalde tijdsspanne overschrijden. De oorsprong van deze eigenschappen vormt het onderwerp van actieve onderzoeken gebaseerd op de hulpmiddelen en concepten van de chaostheorie en de wetenschap van complexe systemen. Zij leiden namelijk tot correctieschema’s van voorspellingsfouten en een probabilistische aanpak van voorspellingen, en daarnaast ook tot een identificatie van verschijningsmechanismen, dynamische wetten en statistische eigenschappen van extreme evenementen.

3. De hydrologische cyclus. Een deel van de onderzoeken op dit vlak gaat over de gevoeligheid van de cyclus voor eventuele klimatologische veranderingen. Op meer toegepast gebied zijn er kwantitatieve hydrologische neerslagvoorspellingsmodellen ontwikkeld met de bedoeling een vroegtijdige waarschuwingsprocedure voor hoogtij op te stellen. Tenslotte is er een analyse uitgevoerd van door meteorologische satellieten geleverde gegevens met het oog op een betrouwbare schatting van hydrologische variabelen.

4. Waarnemingssystemen. Het KMI beschikt over gegevensbanken die lange tijdsperiodes beslaan. De kwaliteitscontrole van deze metingen, de ontwikkeling van statistische methodes voor de detectie en correctie van fouten en de statistische analyse van waarnemingsseries vormen een belangrijke taak. De exploitatie van deze resultaten opent de weg voor diverse onderzoeken over ozon en aërosolen en hun effect op de zonnestralen dichtbij de grond. Daarnaast laat het gebruik van de door meteorologische radars geleverde neerslag- en windgegevens toe voorspellingen op zeer korte termijn te maken, alsook waarschuwingsprocedures te ontwikkelen voor extreme meteorologische omstandigheden. Tenslotte is een groot deel van de activiteiten (metingen van de zonnestraling, de door de atmosfeer gereflecteerde en uitgezonden straling en de energetische balans van de aarde) gebaseerd op waarnemingen door satellieten. Hiertoe zijn specifieke wetenschappelijke instrumenten ontwikkeld en geplaatst in de ruimte in het kader van internationale samenwerkingsprojecten.

5. Geomagnetisme en ionosfeer. De onderzoeken in dit domein hebben betrekking op twee voorname thema’s: de detectie van seculiere globale variaties van het aardmagnetisch veld en de effecten van de ionosfeer op de verspreiding van radiogolven, in het bijzonder wat de storingen in de positioneringssystemen per satelliet betreft. Deze activiteiten worden nauwlettend gecoördineerd met programma’s van paleomagnetische metingen en ionosferische peilingen, die op regelmatige basis ontwikkeld worden door het KMI.