Peilbuis voor grondwater
Peilbuis voor grondwater (foto Roel Wijnants)

Grondwatermetingen met seismische achtergrondruis

31 maart 2023

In de zomer veroorzaakt het neerslagtekort soms problemen voor landbouw en natuur. Daarom is het belangrijk om de grondwaterstand nauwkeurig te monitoren. Onderzoekers van het KNMI en Universiteit Utrecht hebben een methode ontwikkeld om grondwaterveranderingen te meten met seismische achtergrondruis, afkomstig van onder andere oceaangolven, wegverkeer en wind.

De grondwaterstand stijgt in de herfst en in de winter door een neerslagoverschot, terwijl die in de lente en in de zomer daalt door een neerslagtekort. Door te kijken naar veranderingen in de snelheid waarmee trillingen door de bodem reizen (de zogeheten seismische snelheid), kunnen seizoensgebonden veranderingen in de grondwaterstand in kaart worden gebracht voor de ondergrond van Groningen.

Figuur 1. Verloop van de seismische snelheid (a) en de grondwaterstand (b). Deze figuren laten een duidelijke anticorrelatie zien: Bij een hogere grondwaterstand in de winter meten we een lagere seismische snelheid, een lagere grondwaterstand zorgt juist voor een hogere seismische snelheid. (bron: KNMI/grondwatertools.nl/gwsinbeeld)

Behalve trillingen afkomstig van aardbevingen registreert een seismisch netwerk ook achtergrondruis. Door metingen op verschillende locaties te vergelijken, kunnen we ruis omzetten naar bruikbare signalen. Zo kunnen we kleine veranderingen meten in de snelheid van seismische golven. Omdat in Groningen veel seismische meetstations zijn verspreid over een relatief kleine regio, kunnen we heel precies de snelheid van seismische golven meten.  

Hogere seismische snelheid in zomer

In Groningen neemt de seismische snelheid in de zomer iets toe, terwijl die in de winter juist afneemt. Dit komt door seizoensgebonden veranderingen in de grondwaterstand. Als de grondwaterspiegel door neerslag in de herfst en winter stijgt, stijgt ook de waterdruk in de ruimte tussen de zandkorrels (de zogeheten poriëndruk), wat leidt tot een daling van de seismische snelheid (figuur 1). In de lente en in de zomer verdampt er juist grondwater, waardoor de snelheid stijgt. De seismische snelheid kan dus inzicht geven in de grootte van het neerslagtekort.

Gemiddelde van groter gebied

Omdat achtergrondruis altijd aanwezig is, kunnen we continu seismische snelheidsveranderingen meten. We kunnen deze ruis dan ook goed gebruiken om op een alternatieve manier veranderingen in de grondwaterstand te meten. Daar komt bij dat de grondwatermeting met achtergrondruis een gemiddelde is van grondwaterstanden over een groter gebied, in tegenstelling tot de puntmetingen in een hydrologisch boorgat.

Een gedetailleerde beschrijving van de methode, die gebruikt is in deze studie, is te vinden in het bijbehorend wetenschappelijk artikel.

Recente nieuws- en klimaatberichten

  1. Winterstormen in Groot-Brittanniƫ en Ierland natter door klimaatverandering

    Klimaatverandering zorgt voor meer regen bij stormen in Groot-Brittanniƫ en Ierland. Dat blijkt u...

    22 mei 2024 - Klimaatbericht
  2. Antarctisch warmterecord verbrijzeld door atmosferische rivier

    Op 18 maart 2022 gebeurde er in het Antarctische binnenland iets bijzonders. Normaal is het er ze...

    17 mei 2024 - Klimaatbericht
  3. Door satelliet EarthCARE meer begrip van klimaatverandering

    Eind mei wordt satelliet EarthCARE gelanceerd. EarthCARE is uitgerust met geavanceerde instrument...

    15 mei 2024 - Nieuwsbericht
  4. Meer zon in de lente

    Het KNMI houdt bij hoeveel zonnestraling het aardoppervlak bereikt, en ook hoe lang de zon schijn...

    14 mei 2024 - Klimaatbericht
Toon alle nieuws- en klimaatberichten