Op de Piz Cengalo in het Zwitserse kanton Graubünden deed zich in 2017 een aardverschuiving voor waardoor vier miljoen kubieke meter rots en modder het dal in gleed. Het gevaar van nieuwe rotsvallen is latent aanwezig. Dit betekent dat de bewoners van de vallei voortdurend in gevaar leven. “Wij hebben onze leef- en economische ruimte voortdurend uitgebreid en de bergen ontsloten met transportroutes. Of dit duurzaam werkt, is niet altijd de vraag geweest, zegt professor Jan Beutel van het Instituut voor Informatica van de Universiteit van Innsbruck. Een waarschuwingssysteem dat vroegtijdig lawines kan detecteren, moet nu catastrofes in de bergen voorkomen.
In de loop van de opwarming van de aarde neemt Moeder Natuur door deze onvoorzichtigheid wraak, onder meer in de vorm van steenlawines. Dit wordt veroorzaakt door ontdooiende permafrostbodems, die leiden tot steeds instabieler gesteente. Bovendien is er hevige regenval, die meer aardverschuivingen en modderstromen veroorzaakt.
Op Piz Cengalo is tot nu toe alleen op afstand onderzoek gedaan. Dat gebeurde met geregelde laserscans, maar ook met permanent geïnstalleerde camera’s, seismometers en radar (terrestrische interferometrische synthetische apertuurradar). De laatste techniek wordt onder meer gebruikt om natuurlijke gevaren in te schatten. Zo kunnen door de zwaartekracht veroorzaakte massabewegingen zichtbaar worden gemaakt in een hoge temporele en ruimtelijke resolutie, die bijna gelijk staat aan real time monitoring.
Observatie op de berg
Zelf deed Beutel in 2017 onderzoek aan de ETH Zürich. Daar onderzocht hij de invloed van klimaatverandering op de stabiliteit van steile rotswanden op de Matterhorn. Er werden systemen voor de vroegtijdige opsporing van steenlawines gebruikt. En voor het eerst werden draadloze sensoren rechtstreeks op de rots bevestigd. De sensoren registreren akoestische signalen en meten onder meer spleetbewegingen en trillingen. De sensoren communiceren echter niet rechtstreeks met de zendmast, maar met elkaar, en de informatie bereikt het laboratorium alleen via een datacollectiepunt.
Daar evalueren de onderzoekers de gegevens en zoeken naar aanwijzingen voor naderende natuurverschijnselen. In het project op de Matterhorn hebben hij en zijn collega’s een netwerk gecreëerd dat uiterst betrouwbaar, energiebesparend en efficiënt is, aldus Beutel. Elke sensor is autonoom en zelfs als een van de vele sensoren in het sensornetwerk uitvalt, blijft het systeem functioneren. De stroom voor het controlecentrum wordt opgewekt door zonnepanelen.
Aardverschuivingen in Tirol
Voortbouwend op deze bevindingen heeft Beutel nu ook een jaar lang onderzoek gedaan in Tirol. Het doel is te komen tot langere waarschuwingstijden voor de bevolking in de vallei. De omstandigheden in Tirol zijn goed, zegt de onderzoeker. Omdat er hier een groot en dicht netwerk van waarnemingsstations is – en de mogelijkheid om over de disciplines heen fundamenteel onderzoek te verrichten – met geologen, glaciologen, geografen en de technische disciplines.
Ook interessant: ‘Mensen moeten zich meer bewust worden van de risico’s van natuurlijke gevaren’
Tirol heeft lagere bergen dan Zwitserland. Daarom wordt aangenomen dat vergelijkbare rotsvallen met een vertraging ook in de Oostenrijkse Alpen kunnen voorkomen. Niet in het minst door het smelten van de gletsjers. Permafrostgrond reageert zeer gevoelig op veranderingen in de sneeuw- of ijsbedekking. Daarom wil de onderzoeker gegevens verzamelen en vergelijkingen en conclusies trekken.
Intelligentere sensoren
Met de huidige meetsystemen weet je, wanneer je een punt meet, niet wat er gebeurt in het punt ernaast. Of als je bijvoorbeeld de temperatuur meet, weet je niet of er misschien ook een beweging is. “Je moet dus precies de juiste sensoren op de juiste plaats en in de juiste dosering gebruiken, en helaas gebeurt dat vandaag de dag nog steeds handmatig. Dat betekent dat de metingen niet erg datagestuurd zijn…”, legt Beutel uit. Beutel wil een nieuwe generatie intelligente sensoren ontwikkelen die robuuster en efficiënter meten. Bovendien moeten grote hoeveelheden gegevens worden beheerd en verwerkt: “In de beginjaren waren betrouwbaarheid en efficiëntie van het systeem de dringendste problemen. Maar vandaag staan we voor de uitdaging om de juiste gegevens te verzamelen.”
Patroon in de berging van rotsen
Overal metingen verrichten is niet mogelijk en ook niet zinvol, want dat zou tot zeer grote hoeveelheden gegevens leiden. Het is reeds bekend dat rotsen volgens bepaalde patronen bewegen en dat metingen bijzonder nuttig zijn wanneer het patroon wordt doorbroken. Er moet een onderscheid worden gemaakt tussen omkeerbare en niet-omkeerbare bewegingen. Dat laatste is twijfelachtig, want als een afbuiging altijd in dezelfde richting gaat, zal het op een gegeven moment te veel worden en zal er een rotsval plaatsvinden, aldus Beutel. Het zou even onproductief zijn om permanente metingen uit te voeren. Daarom mogen de intelligente sensoren alleen gegevens genereren wanneer is aangetoond dat deze tot de hoogste toegevoegde waarde leiden.
Risicomodel
Om op basis van de verzamelde gegevens te kunnen beslissen of er gevaar dreigt, moeten de gegevens worden verwerkt. De gegevenssituatie waarin actie moet worden ondernomen, hangt af van het soort gevaar. In het beste geval is een geschikt model nodig dat het mogelijk maakt een voorspelling uit de gegevens af te lezen – vergelijkbaar met maatregelen in het klimaatbeleid die gebaseerd zijn op een klimaatmodel, zoals bijvoorbeeld + 1,5° Celsius.
Lees ook: Met puin bedekte gletsjers als gevolg van de opwarming van de aarde
