overstroomde straten in limburg in juli 2021
Foto: Ruben van Loo

Seismische metingen kunnen helpen bij tijdig waarschuwen voor overstromingen

10 november 2022

Tijdens de zware overstromingen in Limburg, Duitsland, en België vorig jaar stroomden grote hoeveelheden water met puin langs hellingen naar beneden. De trillingen die daarbij opgewekt werden zijn met seismische stations geregistreerd. Nieuw onderzoek laat zien dat uit deze metingen de ontwikkeling van het waterpeil, de hoeveelheid puin en de snelheid waarmee de overstroming zich voortbeweegt in real-time goed te volgen zijn. Dit betekent dat seismometers gebruikt kunnen worden gebruikt om tijdig te waarschuwen voor zware overstromingen.

Seismische stations meten trillingen tijdens de overstroming 

Het is bekend dat seismische stations niet alleen trillingen van aardbevingen kunnen meten, maar ook trillingen van explosies, stormen en aardverschuivingen. Uit een recente Duitse studie blijkt nu dat ook trillingen van overstromingen goed meetbaar zijn met een seismometer. De methode is ontwikkeld nadat onderzoekers ontdekten dat de overstroming in de Duitse Eiffel in juli 2021 zichtbaar was in de metingen van het bestaande seismische station in de Ahr vallei op 1.5 km afstand van de rivier (figuur 1).  

Uit de trillingen is de snelheid en omvang van de overstroming af te leiden 

Tijdens het passeren van de vloed namen de trillingen duidelijk toe. Dit is te zien op het gemeten spectrogram (figuur 2). Een spectrogram laat de trillingsenergie per frequentieband zien als functie van tijd. Het passeren van de overstroming langs het station kon ook worden gemeten omdat trillingen in drie verschillende richtingen worden gemeten. Door geofysische modellen te combineren met de metingen konden de onderzoekers bovendien de snelheid berekenen waarmee de vloed zich voortbewoog en de hoogte van de waterstand en de puinstroom inschatten (figuur 3).  

Overstromingen via seismische trillingen op afstand volgen

Doordat de trillingen op relatief grotere afstand van de stroom worden gemeten, is de kans veel kleiner dat het station wordt verwoest door de overstroming zelf, wat bij twee van de drie waterpeil stations in de buurt van de seismometer wel gebeurde. Bovendien meten de seismische stations veel vaker, om de paar seconde, terwijl waterpeil meters maar één keer per 10 of 15 minuten worden uitgelezen. 

KNMI Early Warning Centre

Seismische metingen op strategische plekken langs een rivier kunnen een waardevolle aanvulling zijn voor early warning systemen wereldwijd en bestaande modellen van overstromingsgedrag voorzien van informatie. Het KNMI ontwikkelt een Early Warning Centre (EWC) om de samenleving eerder en met meer detail naar locatie en tijdstip te waarschuwen en te adviseren voor gevaarlijk weer. De toepasbaarheid van deze methode voor Nederlandse rivieren zou eerst verder onderzocht moeten worden voordat dit binnen het EWC kan worden ingezet.

KNMI-klimaatbericht door Jelle Assink 

Het Ahrdal en de locatie van de seismometer (gele ster) en waterpeil meters (witte bolletjes).
Figuur 1: Het Ahrdal en de locatie van de seismometer (gele ster) en waterpeil meters (witte bolletjes). Bron: Dietze, Geophys. Res. Lett., 2022.
Gemeten seismische trillingen in het Ahrtdal tijdens de overstroming op 14 juli 2021. De toename in seismische energie na 22:00 heeft te maken met de toename in de hoogte van het water. Lijnen geven de gemeten waterhoogte weer.
Figuur 2: Gemeten seismische trillingen in het Ahrtdal tijdens de overstroming op 14 juli 2021. De toename in seismische energie na 22:00 heeft te maken met de toename in de hoogte van het water. Lijnen geven de gemeten waterhoogte weer. Bron: Dietze, Geophys. Res. Lett., 2022.
Schattingen van het gemiddelde waterniveau en de puinstroom op basis van de seismische metingen.
Figuur 3: Schattingen van het gemiddelde waterniveau en de puinstroom op basis van de seismische metingen. Dietze, Geophys. Res. Lett., 2022.

Recente nieuws- en klimaatberichten

  1. Maarten van Aalst vanaf 1 februari nieuwe hoofddirecteur KNMI

    Vrijdag 25 november 2022 heeft de ministerraad ingestemd met de benoeming van prof. dr. Maarten v...

    25 november 2022 - Klimaatbericht
  2. Helderblauwe meren met smeltwater bovenop de ijskap van Antartica

    Wat op Groenland al decennialang doodnormaal was, is de laatste 10 jaar ook op Antarctica begonne...

    22 november 2022 - Klimaatbericht
  3. Vier of zes seizoenen? 

    Er is wel eens gesuggereerd om het jaar niet in vier maar in zes seizoenen te verdelen. Is dat be...

    17 november 2022 - Klimaatbericht
  4. Hoeveel dragen gletsjers bij aan zeespiegelstijging?

    Alpengletsjers smolten niet eerder zo snel als afgelopen zomer. Ook in de rest van de wereld trek...

    15 november 2022 - Klimaatbericht
Toon alle nieuws- en klimaatberichten