Trillingen van ondergrondse kernproef via aarde en oceaan naar atmosfeer

Nieuws - 06 september 2018 - Webredactie

Noord-Korea heeft sinds 2006 vijf ondergrondse kernproeven uitgevoerd op hun nucleaire testlocatie Punggye-ri in het noordoosten van het land. De meest recente en krachtigste proef vond plaats op 3 september 2017. Onderzoekers van de TU Delft (Shahar Shani-Kadmiel, Pieter Smets, Gil Averbuch and Läslo Evers) en Jelle Assink van KNMI hebben zowel de seismische als akoestische signalen van deze meest recente proef onderzocht. Met een bijzonder resultaat.

Een deel van de akoestische signalen (ook wel infrageluid genoemd) bleek niet direct afkomstig te zijn van de testsite, maar van plekken honderden kilometers verderop. Analyse van deze infrageluidsignalen in combinatie met seismische signalen gaf een bijzonder resultaat. De seismische signalen van de kernproef laten via de aarde een rivierdelta op de Noord-Koreaans-Russische grens en onderzeese gebergtes in de Japanse Zee in trilling komen. Deze hebben die trilling vervolgens naar de atmosfeer uitgestraald en zo infrageluid opgewekt.

Met deze nieuwe inzichten kunnen andere infrageluidmetingen beter geanalyseerd en geïnterpreteerd worden. Dit helpt bij de kennis over toekomstige kernproeven, explosies en aardbevingen.

Seismische trillingen (blauw) van de explosie worden in een gebergte doorgegeven aan de atmosfeer en als infrageluid (rood) gemeten op meetstations vele honderden kilometers verderop.

Kaart met de Punggye-ri testsite in Noord-Korea (ster) en het infrageluid station I45RU in de Russische Federatie (driehoek). In kleur is te zien waar de seismische golven naar de atmosfeer zijn gekoppeld als infrageluid.

Stap voorwaarts in infrageluid-onderzoek

Samen met eerder onderzoek naar de kernproeven in 2013 en 2016 is dit een belangrijke stap voorwaarts in het internationale onderzoek naar infrageluid. Het eerdere onderzoek richtte zich op het bepalen van de diepte van de explosies. Met seismische metingen is het epicentrum nauwkeurig te bepalen maar de diepte en daarmee de explosieve kracht zijn een stuk onnauwkeuriger. Analyse van de infrageluiddata geeft een veel preciezere diepte. Dit huidige onderzoek geeft beter inzicht in de herkomst van de signalen, die dus via de aarde aan de oceaan en de atmosfeer kunnen worden doorgegeven.

Beide onderzoeken laten de meerwaarde van een gecombineerde seismo-akoestische analyse zien. En hiermee kwalificeert infrageluid steeds meer als een volwaardige verificatie techniek voor ondergrondse bronnen, zoals kernproeven, maar ook aardbevingen.

Het artikel over dit onderzoek is online gepubliceerd in Seismological Research Letters en zal in november 2018 verschijnen in een speciale editie van het vaktijdschrift over de nucleaire testen in Noord-Korea.

Dit onderzoek is mede mogelijk gemaakt door een VIDI beurs voor Läslo Evers van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).

International Monitoring System

De infrageluidsignalen zijn gemeten op een infrageluidstation in de Russische Federatie op 400 kilometer afstand van de testsite. Dit station is onderdeel van het International Monitoring System (IMS), dat gebruikt wordt voor de verificatie van het kernstopverdrag. Het KNMI is het Nationaal Data Centrum (NDC) voor het kernstopverdrag (de Comprehensive Nucleair-Test-Ban Treaty) en adviseert in die rol het Ministerie van Buitenlandse Zaken.

Het International Monitoring System (IMS) bestaat uit seismische, hydro-akoestische en infrageluid meetstations. Hiermee worden respectievelijk de vaste aarde, oceanen en atmosfeer in de gaten gehouden op het voorkomen van nucleaire test explosies. Als NDC analyseert het KNMI real-time meetgegevens van IMS meetstations.