you're reading...
Geology & Society, Groningen, Induced seismicity

Van San Francisco tot Loppersum

In december verbleef ik weer voor twee weken in de aardbevingsstaat Californië, vooral met het oog op de deelname aan de 2015 American Geophysical Union Fall Meeting in San Francisco, ‘the place to be’ als je op de hoogte wil blijven van de nieuwste ontwikkelingen op het vlak van geofysica. Binnen de sectie Seismologie staat op het congres de laatste jaren de problematiek van geïnduceerde en getriggerde aardbevingen hoog op de wetenschappelijke agenda. Ook dit jaar heb ik dan ook weer heel wat sessies, telkens met tientallen mondelinge presentaties en posterpresentaties, gevolgd om zo mijn kennis van de huidige stand van zaken rond geïnduceerde seismiciteit verder  bij te spijkeren.

De dag na mijn terugkomst uit Californië zat ik alweer op de trein richting Groningen. Dit op vraag van de NOS voor de opnames van een reportage rond het laatste gaswinningsbesluit (Experten kraken onderzoek gaswinning – NOS Nieuws, 26 december 2015). De vijf uur durende treinreis was een ideaal moment om eens na te denken over de lessen die er vanuit het wetenschappelijk onderzoek, gepresenteerd tijdens de AGU Fall Meeting, te trekken zijn in het kader van de Groningse problematiek van de door de gaswinning geïnduceerde aardbevingen.

Onafhankelijk onderzoek

Het eerste wat mij in San Francisco toch weer opviel, is het zo goed als ontbreken van enige wetenschappelijke bijdrage over de Groningse aardbevingsproblematiek (zeker in de mondelinge presentaties en discussies). Eerlijkheidshalve moet ik zeggen dat er twee bijdragen te vinden waren in het programma. De eerste posterbijdrage Hydrocarbon Induced Seismicity in Northern Netherlands was echter al afgelast voor de aanvang van het congres; de tweede posterbijdrage Relocation of Groningen seismicity using refracted waves was een zuivere seismologische bijdrage over het nauwkeuriger vastleggen van de aardbevingshaarden op basis van het nieuwe seismische netwerk. Eigenlijk is het toch zonde dat al het interessante onderzoek dat gebeurt over de geïnduceerde seismiciteit in Groningen – toch ook een unieke gevallenstudie – niet gedeeld wordt met de wetenschappelijke wereld op een dergelijke internationaal forum.

Dit heeft hoogstwaarschijnlijk te maken met wie de regie van het wetenschappelijk onderzoek in handen heeft. In alle gepresenteerde gevallenstudies, of het nu gaat over geïnduceerde aardbevingen door schaliegasontginning, afvalwaterinjecties, geothermie, CO2-opslag, …, wordt het onderzoek aangestuurd vanuit universiteiten en wetenschappelijke instellingen. In de VS speelt de USGS hierin natuurlijk een belangrijke voortrekkersrol.  Maar ook de universiteiten beseffen het maatschappelijk – en wetenschappelijk – belang van het onderzoek naar geïnduceerde seismiciteit. Een mooi voorbeeld hiervan is het Stanford Center for Induced and Triggered Seismicity, een onderzoekscentrum aan een van de beste universiteiten ter wereld, waarin de knapste koppen wat betreft aardbevingswetenschappen elkaar vinden om de problematiek van geïnduceerde seismiciteit tot op het bot te onderzoeken. Dat universiteiten en wetenschappelijke instellingen de regie van het onderzoek in handen hebben, verzekert enerzijds de volledige onafhankelijkheid van het onderzoek, maar anderzijds ook dat de juiste wetenschappelijke vragen gesteld worden, die geworteld zijn in een bezorgdheid over de maatschappelijke impact van geïnduceerde aardbevingen.  Dat universiteiten en wetenschappelijke instellingen de regie in handen hebben, stuwt het onderzoek ook voort. De betrokken wetenschappers wensen hun onderzoek immers ook te publiceren in de beste wetenschappelijke tijdschriften en met de wetenschappelijke wereld te delen op congressen, zoals de AGU Fall Meeting. Dit  vormt de beste kwaliteitsgarantie van het gevoerde onderzoek. En uiteindelijk vormen de resultaten van dit onafhankelijke onderzoek de basis waarmee de regulatoren vervolgens aan het werk gaan om hun vergunningsbeleid ten opzichte van de industriële exploitanten vorm te geven.

Dit staat in schril contrast met de regie van het wetenschappelijk onderzoek in Groningen, dat voornamelijk in handen is van de industriële exploitant, de NAM. Het ligt dan ook voor de hand dat de wetenschappelijke vragen vertrekken vanuit een exploitatieperspectief, en niet vanuit een zuiver wetenschappelijk of maatschappelijk perspectief. Het vergaren van wetenschappelijke kennis, noch het delen van die wetenschappelijke kennis, vormt een prioriteit voor de NAM. Door het beperkt delen van de onderzoeksresultaten via peer-reviewed publicaties in internationale tijdschriften of via presentaties op internationale congressen, wordt de kwaliteit van het geleverde onderzoek ook niet gewaarborgd. Het geleverde onderzoek wordt enkel getoest – op een weinig transparante manier trouwens – door het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM), toch weerom vanuit een exploitatieperspectief.

Ik ben ervan overtuigd dat het onderzoek naar de geïnduceerde seismiciteit in Groningen al veel verder zou staan indien de regie volledig in handen was geweest van onafhankelijke onderzoekers aan Nederlandse universiteiten en/of wetenschappelijke instellingen. De vooruitgang in het onderzoek naar geïnduceerde seismiciteit elders, zoals gepresenteerd op de AGU Fall Meeting, sterkt mij elk jaar weer in deze overtuiging. Maar misschien is het nog niet te laat om ook in Groningen het geweer van schouder te veranderen …

Meer vragen dan antwoorden

Ook dit jaar moet ik tijdens de AGU Fall Meeting vaststellen dat het onderzoek naar geïnduceerde en getriggerde seismiciteit nog steeds meer vragen oproept dan dat het antwoorden geeft. Iedereen beseft dat we door al onze ondergrondse ingrepen leerling-tovernaar spelen en een beetje blind experimenteren met de spanningstoestand van breuken in de diepe ondergrond. Wat kunnen we met zekerheid zeggen over de maximum magnitude van geïnduceerde aardbevingen? Hoe moeten we omgaan met de probabilistische seismische dreigingskaarten in gebieden met inherent niet-stationaire seismiciteit? Hoe kunnen we de seismische dreiging minimaliseren? …

Wat alvast blijkt uit vele gevallenstudies, is dat de ‘zwaardere’ aardbevingen zich doorgaans voordoen op breuksegmenten die zich enkele kilometer onder het bewuste reservoir (bv. gasschalielaag, afvalwaterinjectiereservoir) bevinden. De kennis van de spanningstoestand van de diepere segmenten van de breuksystemen die onder en door het reservoir lopen, is dan ook cruciaal om iets te kunnen zeggen over de mogelijke dreiging van ‘zwaardere’ aardbevingen, en dus ook over de maximum magnitude.

Verder blijkt in vele gevallen dat slechts kleine spanningsverstoringen nodig zijn om aardbevingen te initiëren. Dit wijst erop dat de geactiveerde breuken in de diepe ondergrond reeds kritisch gespannen zijn, en dus slecht een ‘klein duwtje’ nodig hebben om door te bewegen, en dus een aardbeving te veroorzaken. Dit doet ons ook anders kijken naar de dynamiek van geïnduceerde aardbevingen. De spanningsverstoring door de menselijke activiteit in de ondergrond lijkt immers enkel verantwoordelijk voor het initiëren van de breukbeweging, en dus de aardbeving. De grootte van de uiteindelijke breukbeweging, en dus ook de magnitude van de aardbeving, lijkt vervolgens volledig te worden bepaald door de heersende, ‘natuurlijke’, spanningstoestand van de breuk. Dus ook geïnduceerde aardbevingen blijken uiteindelijk eerder ‘door-de-mens-getriggerde’, natuurlijke aardbevingen.

Over de maximum magnitude durft men dan ook geen al te straffe uitspraken te doen. Al wordt er aangenomen dat een magnitude 6 een redelijk maximum is, er wordt niet uitgesloten dat zwaardere aardbevingen zouden kunnen worden geïnitieerd door menselijke spanningsverstoringen in de diepe ondergrond.

Dus ook in Groningen mag men zich niet blindstaren op de breukwerking en aardbevingen in het gasreservoir zelf (op 3 km diepte). Breukbewegingen kunnen zich immers ook voordoen buiten het spanningsverstoorde segment van de breuk. Meer kennis is nodig over de spanningstoestand en het gedrag van de breuken die doorlopen onder het gasreservoir. Alleen deze kennis zal toelaten de dreiging van ‘zwaardere’ aardbevingen correct in te schatten, alsook iets zinnigs te zeggen over de mogelijke maximum magnitude.

Een ander discussiepunt blijft de manier van omgaan met de probabilistische seismische dreigingskaarten – in de volksmond beter gekend als de PGA-contourenkaarten. Klassiek wordt op deze dreigingskaarten de 10% waarschijnlijkheid aangegeven dat in de komende 50 jaar een zekere piekgrondversnelling wordt overschreden. Deze dreigingskaarten worden vervolgens vertaald in bouwcodes, die inderdaad op deze tijdschaal relevant zijn. Maar wat met dergelijke dreigingskaarten in het geval van sterk variabele geïnduceerde seismiciteit. Tijdens de discussies bleek er zich een duidelijk consensus te vormen over de vaststelling dat de klassieke dreigingskaarten (10% op 50 jaar) weinig relevant zijn wanneer het aankomt op de vertaling naar bouwvoorschriften. Afhankelijk van de niet-stationaire seismiciteit veranderen deze dreigingskaarten immers jaarlijks. Dit valt gewoon niet te vertalen in bouwcodes, die over middellange termijn van toepassing zouden moeten blijven. De vraag wordt dan ook gesteld of de seismische dreiging niet op een andere manier moet worden berekend. Bijvoorbeeld een 50% waarschijnlijkheid dat een bepaalde piekgrondsversnelling wordt overschreden in 50 jaar (= 1,4% per jaar), wat zich vertaalt in een terugkomtijd van ongeveer 73 jaar. In mensentaal betekent dit dat het zeer waarschijnlijk is dat u een dergelijke grondversnelling ooit zal meemaken. Meer en meer verschuift de focus van de probabilistische seismische dreigingsanalyse naar een inschatting van de seismische dreiging van jaar op jaar (of zelfs halfjaarlijks). Concreet wordt de vraag dan gesteld wat de seismische dreiging is voor het komende jaar op basis van de effectief geregistreerde seismiciteit, in relatie tot de exploitatie, in het voorbije jaar. Deze dreigingsanalyse vertaalt zich dan natuurlijk niet meer in bouwvoorschriften, maar dient in de eerste plaats om de exploitatie te reguleren – ‘hand aan de kraan’. De overtuiging is er inderdaad dat door een permanente monitoring en dreigingsanalyse de seismiciteit onder controle kan gehouden worden door een strikt gereguleerde exploitatie. Een voorwaarde hierbij is wel een volledige beschikbaarheid van alle data die verband houden met de exploitatie (zelfs in de VS geen evidentie) en een performant seismisch monitoringsysteem.

In de Groningse context spelen tot op heden de klassieke seismische dreigingskaarten (10% op 50 jaar) een belangrijke rol. Zeker nog meer dan ooit sinds de Nationaal Coördinator in zijn meerjarenprogramma de PGA-contourenkaart ook aangewend heeft voor het vastleggen van de prioritaire verstevigingsgebieden in zijn gebiedsgerichte aanpak (zie ook ‘Van binnen naar buiten?‘). Het is misschien hoog tijd om het belang van deze klassieke probabilistische seismische dreigingskaarten ook in Groningen sterker te relativeren, en eerder volop in te zetten op een performant seismisch monitoringsysteem, gecombineerd met een permanente dreigingsanalyse, om de toekomstige gaswinning op een ‘slimme’ manier te reguleren om zo de seismische dreiging zo veel mogelijk te minimaliseren.

Advertisements

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow EarthlyMatters on WordPress.com
%d bloggers like this: