Problemen los je soms het beste op door samen te werken en even afstand te nemen. Ook letterlijk. Met behulp van satellietdata probeert PhD-student Adriaan van Natijne aardverschuivingen op berghellingen inzichtelijk te maken, te modelleren en te voorspellen om vroegtijdig maatregelen te kunnen nemen.
Ze zien er vaak spectaculair uit, maar kunnen tegelijkertijd enorm destructief zijn. Aardverschuivingen veroorzaken jaarlijks duizenden doden en miljarden euro’s aan schade. Door klimaatverandering neemt de kans op aardverschuivingen toe. Meer neerslag kan bijvoorbeeld zorgen voor toename van de activiteit van een helling. Volgens Adriaan van Natijne is het dan ook van groot belang beter inzicht te krijgen in de processen en omstandigheden rond een verschuiving. Voor zijn PhD onderzoekt hij veranderingen van berghellingen. “Aan de hand van modellen kunnen we vervolgens per gebied nauwkeurige voorspellingen doen en zoeken naar oplossingen om schade te voorkomen of te beperken.”
Interesse voor het vakgebied
Van Natijne begon in 2010 met een studie Applied Earth Sciences. Zijn interesse voor dit vakgebied ontstond al in zijn jeugd. “Op vakanties bezocht ik met mijn ouders kerncentrales, vliegtuigfabrieken en ook mijnen. Zij waren erin geïnteresseerd en die interesse heb ik overgenomen. Toen ik halverwege mijn studie in aanraking kwam met mijn huidige promotor Roderik Lindenbergh, maakte ik kennis met Geostatics and Remote Sensing. Ik vind het fascinerend hoe we vanuit de ruimte oppervlakteprocessen op aarde kunnen zien en die kennis kunnen gebruiken om deze processen beter te begrijpen.”
Onderzoek naar aardverschuivingen
Centrale vraag in het PhD-onderzoek van Van Natijne is of we op basis van satellietdata kunnen voorspellen wanneer een helling sneller of langzamer gaat schuiven. Hierbij richt hij zich op een helling van de Oostenrijkse Vögelsberg in de Alpen. Van Natijne: “De helling van deze berg zakt langzaam in, waardoor die beetje bij beetje naar beneden schuift. Gevolg hiervan is dat onder andere huizen kapot gaan. Een van de factoren die daarbij een rol speelt, is water. Water dat infiltreert in de bodem kan een berg instabiel maken. Vandaar ook de samenwerking met mijn tweede promotor Thom Bogaard van de Water Management groep. Aardverschuivingen vragen een multidisciplinaire aanpak, want het is lastig om met satellieten het grondwater te monitoren, maar we kunnen de verschuiving van een helling en de regen en sneeuw die erop valt, wel inzichtelijk maken.”
Gebruik van satellietdata
Tijdens zijn onderzoek maakt Van Natijne veelvuldig gebruik van satellieten en andere sensoren om te monitoren en gegevens te verzamelen, ook wel remote sensing genoemd. “Met behulp van remote sensing genereer je hele grote datasets. Een ander groot voordeel van deze technologie is dat je zelf niet een berg op hoeft. Ter plekke metingen doen is ontzettend tijdrovend, kost veel geld en kan erg gevaarlijk zijn. Bovendien is het soms fysiek onmogelijk om ergens te komen. Remote sensing stelt ons in staat gigantische oppervlakten op aarde te beschrijven en daarin ver voorbij de menselijke maat te werken en kijken. De informatie die een satelliet verzamelt, verwerken we met machine learning in modellen. Daarmee hopen we voorspellingen over toekomstige ontwikkelingen te kunnen doen.”
Focus op langzame verschuivingen
In zijn onderzoek focust Van Natijne zich vooral op diepe trage aardverschuivingen waarbij een helling heel langzaam naar beneden schuift. “Deze lijken misschien minder schadelijk dan de snelle, maar zijn erg interessant en maatschappelijk heel relevant. Ze trekken namelijk langzaam huizen, wegen, gas- en waterleidingen en elektriciteitskabels stuk. Zeker als niet alle delen van de helling even snel naar beneden schuiven. Daarnaast vormen langzame verschuivingen vaak een opstapje naar de snellere. Met de huidige techniek denken we dat het haalbaar is de relaties in zo'n trage aardverschuiving op basis van vooral metingen te achterhalen. De grootste uitdaging is de signaal-ruisverhouding: hoe slecht mag het (satelliet)signaal zijn om toch tot een betrouwbare voorspelling te komen?”
Hellingen met dode hoek
Een andere uitdaging bij het in kaart brengen van verschuivingen, is dat niet alle hellingen van bovenaf goed in beeld te krijgen zijn. Van Natijne: “Zo’n 10 procent van de beweging van alle hellingen wereldwijd kunnen we niet zien. Een satelliet kan namelijk maar in één richting bewegingen waarnemen. Vooral bij hellingen die naar het zuiden gaan, is sprake van een dode hoek. Daar moeten we dus nog iets anders voor verzinnen. Zonder deformatie is er geen manier om de omgevingsfactoren aan het gedrag van de aardverschuiving te koppelen. Dat we 90 procent van de hellingen wel goed in beeld kunnen brengen, is trouwens een hele mooie score hoor.”
Afbeelding: USGS
Andere toepassingen van remote sensing
Het gebruik van remote sensing is niet alleen van belang voor het waarnemen van aardverschuivingen, benadrukt Van Natijne. “Een mooi voorbeeld vind ik de toepassing voor voedsel. Voor een goede oogst wil je al zo vroeg mogelijk weten hoe de gewassen ervoor staan. Ook bij het monitoren van verzakkingen van bruggen, gebouwen en huizen kan remote sensing van belang zijn. Als je die vroegtijdig in beeld hebt, kun je maatregelen nemen om verdere problemen te voorkomen, zoals het verstevigen van huizen. Een andere mooie toepassing vind ik het gebruik van remote sensing bij duinonderzoek, zoals CoastScan, een project van TU Delft.”
Nature based solutions
De PhD van Van Natijne is onderdeel van het H2020 OPERANDUM, een openlucht laboratorium van Europese universiteiten en andere kennisinstellingen. Centraal in het OPERANDUM staan nature based solutions, zegt Van Natijne. “De focus ligt op het voorkomen van natuurrampen of beperken van schade zonder er veel beton tegenaan te gooien. Groene en geen grijze oplossingen dus. Hier komen remote sensing, water management en ecologie op een schitterende multidisciplinaire manier bij elkaar. In Schotland kijken ecologen bijvoorbeeld hoe een helling van een klif zo beplant kan worden, dat die niet in zee stort. Een mooie manier om de kracht van de natuur in te zetten.”
