Achtergrond

Nieuwe hazardkaart Groningen: daling seismische dreiging

Op basis van meer data en bodemgegevens heeft het KNMI een nieuwe seismische hazardkaart voor Groningen gemaakt. Hieruit blijkt dat de seismische dreiging boven het Groningen-gasveld is gedaald.

Verwachte grondversnelling gedaald

Uit nieuwe berekeningen van het KNMI komt naar voren dat boven het Groningen-gasveld de seismische dreiging is gedaald. Een nieuwe seismische hazardkaart voor Groningen op basis van meer data en gegevens toont dit aan. In de gemeente Loppersum, in het hart van het Groningen-gasveld, is de te verwachte grondversnelling gedaald van 0,36g naar 0,22g voor een overschrijdingskans van eens in de 475 jaar.

Om het effect van aardbevingen aan het aardoppervlak te bepalen, wordt de grondversnelling gemeten. De magnitude op de schaal van Richter geeft de sterkte van een beving. De grondversnelling is een maat voor het effect. Zo leidt een aardbeving met een magnitude 3 op de schaal van Richter op 100 kilometer diepte tot een veel lagere grondversnelling dan dezelfde beving op 3 kilometer diepte.
Het bepalen van de grondversnelling is dus een belangrijk uitgangspunt bij het bepalen van de seismische dreiging ofwel hazard in een gebied. Het overschrijden van een bepaalde grondversnelling wordt weergegeven als een kans per aantal jaar. Internationaal is gekozen voor een overschrijdingskans van eens in de 475 jaar. Per jaar betekent dit een kans van 0,2 procent dat een bepaalde grondversnelling overschreden wordt.

Seismische hazardkaart Groningen Versie 2 ©KNMI
Seismische hazardkaart Groningen Versie 2 ©KNMI

Door het gebruik van een uitgebreid netwerk van meetstations in Noord-Nederland komen er steeds meer gegevens over de grondversnelling in Groningen beschikbaar. Ook is in het nieuwe model, naast kennis over de Groningse diepe ondergrond, nieuwe kennis over de ondiepe ondergrond (de eerste 350 meter) meegenomen. De resultaten van het onderzoek zijn van belang voor risicoberekeningen aan huizen en infrastructurele werken.

Seismische dreiging krijgt maatschappelijke betekenis als deze met kwetsbaarheid gecombineerd wordt. Dan kan het risico bepaald worden. Een grote kans op zware bevingen in een onbewoond gebied  heeft weinig maatschappelijke impact dus vormt een laag risico voor een samenleving. Minder zware aardbevingen in een dichtbevolkt gebied kunnen een groot risico vormen, mede afhankelijk van de kwetsbaarheid van woningen, industrie en infrastructuur.  
Het KNMI berekent de overschrijdingskans van een bepaalde grondversnelling. Deze berekeningen vormen de basis voor risicoberekeningen voor een bepaald gebied, zoals Groningen. Hierin moet dan bijvoorbeeld ook de sterkte van woningen in worden meegenomen.

Berekenen seismische dreiging

Drie ingrediënten zijn van belang om de seismische dreiging te kunnen berekenen.

  1. Metingen van aardbevingen in het verleden voor wat betreft de verdeling in de tijd en de locaties.
  2. Kennis over hoe de ondergrond reageert op de seismische energie die vrijkomt bij een beving.
  3. De maximale magnitude die naar verwachting zou kunnen optreden.

Voor het eerste punt worden de bevingen over de laatste vijf jaar als uitgangspunt genomen. Voor het tweede punt zijn zogenaamde Ground Motion Prediction Equations (GMPE’s) ontwikkeld. Deze beschrijven hoe de diepe en ondiepe ondergrond de energie van aardbeving doorlaten en dempen. Boven het gasreservoir in Groningen, op ruim twee kilometer diepte, zit een zoutlaag die trillingen verzwakt. De ondiepe ondergrond bestaat deels uit veen, klei en zand die een trilling juist weer kan versterken.

GMPE’s beschrijven deze en andere effecten om zo een schatting te kunnen maken welke grondversnellingen een aardbeving kunnen veroorzaken. Voor de maximale magnitude is uitgegaan van 5 op de schaal van Richter, afgeleid uit een analyse van geïnduceerde bevingen wereldwijd.

Jaarlijkse verdeling per magnitude in Groningen. ©KNMI
Jaarlijkse verdeling per magnitude in Groningen. ©KNMI

Zowel in de verdeling van bevingen als in de GMPE’s zijn er de laatste jaren ontwikkelingen te zien. Zoals uit bovenstaand figuur blijkt, varieert het aantal bevingen per jaar. Door naar de laatste vijf jaar te kijken, wordt deze variatie meegenomen in de dreigingsberekening.
Daarnaast is er nu meer kennis over de Groningse ondergrond. Enerzijds doordat steeds meer metingen beschikbaar komen waarmee effecten van de diepe ondergrond beter bepaald kunnen worden. Anderzijds doordat de ondiepe ondergrond, de eerste 350 meter, recent mede door Deltares in kaart gebracht is.

Hazardkaarten steeds nauwkeuriger

Het KNMI heeft de afgelopen twee jaar drie seismische kaarten voor Groningen berekend. In 2014 werd de eerste seismische hazardkaart (GMPE Versie 0) gepresenteerd. Omdat er toen nog te weinig gegevens over grondversnellingen in Groningen beschikbaar waren, zijn gegevens uit andere regio's gebruikt voor deze GMPE.

De seismische hazardkaart GMPE Versie 1 in 2015 was een stap voorwaarts omdat deze specifiek voor de Groningse ondergrond was en op actuele meetgegevens was gebaseerd.
De nieuwe hazardkaart GMPE V2 is een uitbreiding van het Versie 1 model waarbij ook de Groningse ondiepe ondergrond meegenomen is. Omdat de onzekerheden in de GMPE’s steeds meer afnemen, wordt de onzekerheid in de seismische dreigingsberekeningen ook lager. Dit vertaalt zich ook in lagere waarden voor de grondversnellingen.

De nieuwe seismische hazardkaart voor Groningen is gebaseerd op het voorkomen van bevingen over de laatste vijf jaar en de GMPE V2, rekening houdend met een magnitude 5 beving.

Voor risicoberekeningen aan huizen en infrastructuur worden de grondversnellingen voor verschillende frequenties aangeleverd, zogenaamde spectra.

De overschrijdingskans is overal op de kaart gelijk. Deze is 0,2 procent per jaar of eens per 475 jaar. De waarden van de grondversnellingen variëren. Rondom Loppersum zijn de waarden het hoogst en naar de randen van  het Groningen-gasveld nemen de waarden af. De hoogste waarde is 0,22g. De waarden in figuur 2 gelden voor een bepaalde duur van het signaal (0,01 seconden). Dit wordt de periode van het signaal genoemd.

Andere seismische modellen

De grondversnellingswaarden zijn qua orde van grootte vergelijkbaar met de berekeningen die de NAM heeft gedaan. De hazardkaart van het KNMI is vergeleken met de door de NAM gepubliceerde hazardkaart in het winningsplan 2016. In de berekening van de NAM is een andere methodiek gebruikt en een ander model voor het optreden van bevingen. Ondanks deze verschillen zijn de uitkomsten binnen een marge van circa 10 procent gelijk aan elkaar. Dat verschil is voor deze berekeningen klein (0,01-0,02g).

Het seismische model dat de NAM gebruikt, is mede gebaseerd op productiescenario’s - het aantal miljarden kubieke meters aan gaswinning - terwijl het KNMI zich alleen baseert op de opgetreden seismiciteit.
Beide methodes gebruiken de GMPE Versie 2. De methodes die ten grondslag liggen aan de berekeningen verschillen dus. De resultaten van de berekeningen van het KNMI moeten dan ook beschouwd worden als een onafhankelijke verificatie van de NAM dreigingsberekeningen.

Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen