Achtergrond

Toelichting afwijking en effect instelling versnellingsmeters

Seismologen van het KNMI hebben de afgelopen maanden een afwijking ontdekt in de versnellingsmeters in het netwerk in de provincie Groningen. In december 2018 is deze afwijking hersteld.

Samenvatting

Het KNMI meet aardbevingen met een netwerk van versnellingsmeters en seismometers in Nederland. In Groningen betreffen dit seismometers in een boorgat en versnellingsmeters aan het aardoppervlak. Tijdens onderzoek voor het nieuwe ondergrondmodel zijn inconsistenties in de fabrieksinstellingen van de versnellingsmeters geconstateerd. De gevoeligheid van versnellingsmeters in Groningen is hiervoor in december 2018 aangepast. Deze aanpassingen hebben geen effect op de aardbevingsdetectie (het aantal, de magnitude, tijdstip en locatie van aardbevingen blijven ongewijzigd) en een gering effect op het ondergrondmodel. Op basis van dit model zullen medio 2019 nieuwe dreigingsberekeningen (hazardmaps) 2019 beschikbaar komen. Daarin zijn de aanpassingen van de fabrieksinstellingen verwerkt.

Introductie 

Het KNMI heeft voor het meten van aardbevingen een netwerk van seismometers en grondversnellingsmeters in Nederland. In Groningen worden grondversnellingen vanaf 2013 met een netwerk van 18 versnellingsmeters gemeten, het zogenaamde B-netwerk. Hier zijn sinds 2014 80 versnellingsmeters aan toegevoegd, als onderdeel van het G-netwerk. Eind 2017 was het gehele G-netwerk gereed. 

Versnellingsmeters zijn van belang om de impact van een beving te kunnen bepalen aan het oppervlak. Grondversnelling is een maat voor de intensiteit van een beving. Magnitude daarentegen is een maat voor de kracht van een beving en wordt met seismometers bepaald. Voor de intensiteit aan het oppervlak zijn onder andere de diepte van de beving en de samenstelling van de ondiepe ondergrond van belang.

In augustus 2018 zijn verschillen in amplituden, de waarden van de grondversnellingen, geïdentificeerd. In november jl. was de oorzaak van de verschillen bekend. Het G-netwerk had andere hardware settings dan het B-netwerk. In december 2018 zijn de bijbehorende digitale aanpassingen doorgevoerd (zie ook de tijdlijn).

Figuur 1: Het versnellingsmeternetwerk in Groningen
Figuur 1: Het versnellingsmeternetwerk in Groningen
Figuur 2: Aardbevingen met een magnitude van 2,5 en hoger sinds 1991
Figuur 2: Aardbevingen met een magnitude van 2,5 en hoger sinds 1991

Toelichting op figuur 1: het B-netwerk wordt weergegeven door vierkanten die met een B gemarkeerd zijn, de andere vormen het G-netwerk. De kleur representeert het jaar van installatie.

Toelichting op figuur 2:  in totaal zijn er 38 aardbeving geweest met een magnitude van 2,5 of hoger sinds 1991. Hiervan zijn 28 met versnellingsmeters opgenomen en dragen bij aan het GMM. Hiervan zijn er 22 met alleen het B-netwerk opgetekend. Er zijn 2 aardbevingen met het B- en een klein deel van het G-netwerk opgenomen, 4 zijn met B- en grotendeels het G-netwerk opgenomen.

Impact

Geen impact op magnitude
De gerapporteerde locaties en magnitudes van de aardbevingen worden niet beïnvloed door verschillen in het B- en G-netwerk. De magnitude van bevingen wordt bepaald met de seismometers op 200m diepte, die in Groningen beschikbaar zijn. De locatie en het tijdstip van de beving blijven ook onveranderd. Hiervoor worden zowel seismometers als versnellingsmeters gebruikt. De aankomsttijd van de aardbevingsenergie op de meter is hierbij van belang en die is niet afhankelijk van de amplituden.

Effect op het ondergrondmodel 
Het Ground Motion Model (GMM), ofwel het ondergrondmodel, beschrijft tot welke trillingen aan het aardoppervlak een aardbeving op diepte leidt. Dit model wordt ontwikkeld door de Universiteit van Liverpool, Imperial College, Virginia Tech, de NAM, Deltares en het KNMI. Sinds vorig jaar wordt gewerkt aan versie 6 (v6), die in april 2019 beschikbaar komt. Hierin zullen de juiste amplituden van het B- en G-netwerk verwerkt zijn. 

Met het ondergrondmodel worden berekeningen van de seismische dreiging en risico uitgevoerd. Tijdens de ontwikkeling van het ondergrondmodel v6 kwamen de verschillen tussen het B- en G-netwerk aan het licht. De onderzoekers schatten het effect van de verschillende signalen op het ondergrondmodel als gering in. Dit komt mede doordat in het model alleen aardbevingen met een magnitude van 2,5 en hoger relevant zijn en het model stabiel is dankzij alle metingen en kennisontwikkeling in eerdere jaren (figuur 2). Deze zijn met name door het B-netwerk opgetekend. 

Implicaties hazardmaps
Voor de bepaling van de seismische dreiging, i.e. hazard, is het ondergrondmodel nodig. De aanpassing van de signalen van de versnellingsmeters zal mogelijk zichtbaar worden op grotere afstanden van de aardbeving. Dit komt doordat het G-netwerk een grotere ruimtelijke verspreiding heeft dan het B-netwerk (zie figuur 1). Het zijn dus mede de gemeten signalen van het G-netwerk die bijdragen aan kennis over de dreiging op die afstanden. Dit kan leiden tot een lichte verhoging van de dreiging. Echter is er ook een tegenwerkend effect. Omdat de metingen over het totale netwerk nu minder spreiding vertonen, neemt de onzekerheid af. Deze afname leidt weer tot een lagere hazard. Als het nieuwe ondergrondmodel gereed is, kunnen de implicaties voor de hazard gekwantificeerd worden.

Tijdlijn

Augustus 2018
De verschillen van amplituden in het B- en G-netwerk worden opgemerkt bij de voorbereiding van het nieuwe ondergrondmodel (versie 6). Drie acties worden uitgezet:
1.    een systematisch vergelijk van de verschillende typen meetstations;
2.    het opvragen van de hardware-settings bij de fabrikant (Kinemetrics) en/of de installateurs (Antea Group) en;
3.    inspectie van de versnellingsmeters in het veld.

November 2018
De oorzaak van het probleem is geïdentificeerd. De hardwaresettings van de versnellingsmeters van het G-netwerk zijn anders dan die van het B-netwerk. Er worden tests uitgevoerd op instrumentatie uit het veld. Van de 80 versnellingsmeters van het G-netwerk hebben 70 instellingen die te laag (2x) en 10 te hoog (2x) zijn. Door de response van de versnellingsmeters in de database aan te passen zullen de problemen opgelost zijn. 

December 2018
De correcties in de response van de versnellingsmeters zijn digitaal doorgevoerd. Gebruikers die vanaf dat moment meetgegevens van het KNMI downloaden krijgen de juiste amplituden voor oude en toekomstige meetgegevens.

Vooruitblik 
In april 2019 wordt de nieuwe versie (v6) van het ondergrondmodel verwacht, waarin naast de aanpassing van de fabrieksettings van het G-netwerk ook de jongste meetgegevens en nieuwste kennis over de ondergrond zullen worden doorgevoerd. 

Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen