Veiligheid op zee, milieuveiligheid, kostenbesparing bij bedrijven in de marine sector en scheepvaartindustrie: ze zijn allemaal sterk afhankelijk van nauwkeurige informatie over wind, golven en stromingen op zee. Veel activiteiten op open zee, zoals het aanleggen van olieplatforms, het slepen van grote en complexe structuren en bergingsactiviteiten, vereisen allemaal dat wind en golven lager zijn dan bepaalde grenzen en dat golven zich niet in bepaalde richtingen of met bepaalde frequenties mogen voortbewegen. Dit allemaal om te voorkomen dat de krachten van golven en stromingen op zee olieproductie-apparatuur beschadigen, metaalmoeheid bij scheepsrompen en olieplatformen veroorzaken of leiden tot botsingen en omslaan van vaartuigen met ongelijk verdeelde belastingen. De kustwacht heeft hoge resolutie informatie van wind, golven en stromingen nodig voor Search and Rescue operaties, terwijl de scheepvaart wind- en golfvoorspellingen gebruiken om hun 
brandstofverbruik en reistijden te optimaliseren. Verder hebben bagger- en bergingsbedrijven, verzekeringsmaatschappijen en overheidsorganisaties verantwoordelijk voor kustbescherming lokale en regionale wind- en golfstatistieken nodig bij het beheer, de planning en uitvoering van hun activiteiten.
Methoden
Satellieten kunnen wereldwijd en met hoge resolutie precieze veranderingen van omstandigheden op de oceanen in real-time monitoren. Metingen van wind, golven en oceaanstromingen kunnen met aardobservatietechnieken zoals radar altimetrie, scatterometrie en Synthetic Aperture Radar (SAR) worden verkregen en met in-situ metingen (boei, schip en platform) worden gecombineerd in regionale en mondiale modellen voor het maken van kaarten en het doen van voorspellingen.
Radar altimetrie worden gebruikt om hoogtemetingen van significante golven te verkrijgen die worden verwerkt in golfvoorspellingsmodellen. Door de precieze positie van de satelliet te weten, kunnen radar altimeters variaties in de hoogte van het zeeoppervlak detecteren als variaties in de reistijd van de uitgezonden en teruggekaatste radarpulsen. De mate van variatie van deze weerkaatste radarpulsen geeft een maat aan voor de ruwheid van het zeeoppervlak, waarmee een schatting van de lokale golfhoogte (gemiddeld over de voetafdruk van de puls) kan worden gemaakt.
Ook wordt radar altimetrie gebruikt om oceaanstromingen waar te nemen door het registreren van veranderingen in de hoogte van de zeespiegel (zeespiegelanomalie) als een zeestroming voorbij komt. De hoogte afwijkingen kunnen oplopen tot enkele tientallen centimeters boven de belangrijkste oceaanstroom systemen, zoals de Golfstroom. Het verkrijgen van oceaanstroomgegevens uit metingen van zeespiegelanomalieën is vergelijkbaar met het genereren van de windsnelheden uit atmosferische drukgegevens. De radar altimeter hoogtemeting moet zeer nauwkeurig zijn om accuraat een stroming te meten - op dit moment meten alitmeters aan boord van de Jason en Envisat de anomalieën in zeespiegelhoogte met een nauwkeurigheid van ongeveer 3 cm.
Naast de door radar altimeters verkregen stromingsinformatie, zijn er ook andere soort gegevens nodig als input voor oceaanstromingsmodellen, zoals het zoutgehalte, dichtheid en temperatuur van het oppervlaktewater, alsook voorspellingen en schattingen van de windstress aan het zeeoppervlak. Soms moeten ook ijscondities, hoeveelheid sediment en biomassaconcentraties mee worden genomen. Oppervlaktewatertemperatuur kan met thermische radiometers worden gemeten, zie Zeetemperatuur. Zoutgehalte kan met de SMOS en Aquarius/SAC-D satellietmissies worden gemeten, zie "Satellieten meten het zout in oceanen". Synthetic Aperture Radar (SAR) instrumenten kunnen golfrichting en golflengte bepalen, evenals zeeverschijnselen op mesoschaal, zoals de oceaanstromen, fronten, draaikolken en interne golven. De intensiteit van de door SAR-sensoren uitgezonden en het door het oceaanoppervlak weerkaatste radarstraling is sterk gerelateerd aan ruwheid van het oppervlak. Satellietbeelden van deze thermische en SAR beeldsensoren kunnen worden gebruikt voor het afleiden zeeoppervlaktestromingen op een veel fijnere resolutie.
Verder kunnen scatterometer instrumenten de plaatselijke windcondities meten doordat ze de door de wind veroorzaakte ruwheid van het zeeoppervlak meten. Voor zeer kleine golflengtes is er een bepaald verband tussen de waargenomen ruwheid van het oppervlak en de windsnelheid en -richting, waardoor de scatterometer windvectorgegevens kan verkrijgen.
Online wind- en golf-informatiedienst
Wave Climate is een online klimatologische wind en golf dienst ontwikkeld door het bedrijf BMT Argoss. Wave Climate is gebaseerd op een uitgebreide database van wind en golf gegevens verkregen met radar altimeters, scatterometers en SAR instrumenten aan boord van satellieten. De dienst bedekt alle oceanen en zeeën op aarde met een resolutie van ongeveer 200 km2. Via deze dienst is het mogelijk om via het internet gegevens op te zoeken over windsnelheid en -richting, significante golfhoogte, gemiddelde golffrequentie and -richting.
Het bedrijf BMT Argoss biedt ook een online reisplanningstool, Route Climate, aan voor de maritieme transportindustrie. Route Climate, is gebaseerd op dezelfde database als Wave Climate, en biedt rederijen ondermeer informatie over de zeeomstandigheden tijdens hun reis, de kans op kritische wind en golfomstandigheden en een selectie aan optimale vaarroutes.
ESA's GlobWave project heeft nieuwe ontwikkelingen voor het gebruik van SAR data gebruik gestimuleerd, zoals de wereldwijde analyse van 'cross seas' en van lange golven. Het project heeft een one-stop shop opgezet voor gegevens over oceaangolven afkomstig van verschillende satellieten.
Wereldwijde voorkomen van lange golven. [GlobWave]
Wereldwijde voorkomen van 'cross seas' [CLS]
'Cross seas' [M.Giffon] | 'Cross seas' komen voor als twee groepen golven uit verschillende richtingen elkaar kruizen in een hoek van 45° of groter. Hierdoor ontstaan scherpe korte golven die gevaarlijk kunnen zijn voor de scheepvaart. |
Weersvoorspelling
Naast de toepassingen voor de marine sector, hebben gegevens over windsnelheid en -richting op het zeeoppervlak ook belangrijke toepassingen in de weersvoorspelling en het klimaatonderzoek. De beschrijving van lagedrukgebieden wordt sterk verbetert door de verwerking van windgegevens in atmosferische voorspellingsmodellen en is relevant voor het voorspellen van toekomstige weerspatronen. Door verwerking van de scatterometermetingen van wind, kan de locatie van lage drukgebiedstructuren worden gecorrigeerd, zodat de weersverwachting nauwkeuriger wordt.
Het KNMI ontwikkelt software om scatterometergegevens te bewerken voor operationeel gebruik in (marine) weersverwachting.