Aardbevingsrisico's vaak verkeerd ingeschat

Grote aardbevingen doen zich regelmatig voor op plekken waar niemand dit verwacht. Kennelijk deugen de risicoschattingen niet.

29 mei 2013

De twee grootste aardbevingen van het afgelopen decennium deden zich voor op een plek waar deskundigen dit niet voor mogelijk hadden gehouden. De breukzone bij Tohoku in Japan kon volgens de bestaande risicokaarten geen bevingen zwaarder dan magnitude 8.4 veroorzaken. Toch vond hier in 2011 een aardbeving met magnitude 9.0 plaats, gevolgd door een grote tsunami die ongeveer 25.000 slachtoffers maakte.

Zeven jaar eerder trof een zeebeving de Indische Oceaan, met een mega-tsunami en 230.000 doden tot gevolg – de beweging vond plaats langs een breuk waar dit theoretisch eigenlijk niet kon. Ook de minder sterke maar toch verwoestende bevingen van 2008 in Sichuan in China en van 2010 in Haïti troffen gebieden die als relatief veilig bekend stonden. De risicoschattingen kloppen niet, beginnen seismologen zich steeds meer te realiseren.

Toekomst

Dat betekent dat toekomstige aardbevingen ook in andere gebieden wel eens zwaarder kunnen worden dan tot nu toe is ingeschat. Het geldt met name voor landen als Chili, Peru, Nieuw-Zeeland, de Filippijnen, Java, de Nederlandse Antillen en Iran: landen in subductiezones (gebieden aan de randen van naar elkaar toe drijvende aardschollen, waar de ene aardplaat onder de andere duikt) waarvan men tot nu toe dacht dat er geen 9.0 bevingen konden plaatsvinden. Daar komen seismologen nu dus op terug.

“We begrijpen het aardbevingsproces gewoon nog niet goed genoeg,” schreven de Amerikaanse geoloog Seth Stein en twee collega’s in 2012 in het vakblad Tectonophysics, en bovendien hebben we nog te weinig inzicht in de geschiedenis van aardbevingen om er fatsoenlijke statistiek mee te kunnen bedrijven.

Warm water

Aardbevingen ontstaan als langs elkaar schuivende aardschollen blijven steken, om weer los te schieten als de spanning hoog genoeg is opgelopen. Zo’n beving kan zich vervolgens uitbreiden over het breukvlak, ontdekten aardwetenschappers uit Japan en Californië, omdat door de breukbeweging het water in de gesteenteporiën langs de breuk opwarmt, waardoor de interne druk toeneemt en de wrijving afneemt. Dit gaf – zij het achteraf – een verklaring voor de locatie van de Japanbeving van 2011, waarbij de verticale verplaatsing maar liefst 15 meter bedroeg.

Ravage na de tsunami in Japan. Iwaki, Fukushima, 31 maart 2011.
ryuki_a_g, via Wikimedia Commons, CC BY 2.1 JP

Achteraf

Bevingen op onverwachte plekken leiden vaak achteraf tot nieuwe inzichten in het mechanisme achter de aardbeving. Zo verscheen in januari 2013 een artikel in Nature, waarin een nieuw model voor aardbevingen werd voorgesteld. Met dit nieuwe mechanisme kon plotseling een bodembeweging van enkele meters optreden in regio’s waar de aardschollen geleidelijk met een snelheid van enkele millimeters per jaar langs een breuk in de aardkorst bewegen. Gebieden waar zo’n kruipende beweging aan de gang is, zoals bij Tohoku in Japan, werden voor die tijd altijd als veilig beschouwd.

Te kort gemeten

Het grootste probleem met de risicokaarten is echter dat de periode waarover de waarnemingen gedaan zijn veel te kort is, schreven seismoloog Chris Goldfinger van de Oregon State University en drie collega’s in januari 2013 in het vakblad Seismological Research Letters. De periode tussen twee aardbevingen is langer naarmate de bevingen zwaarder zijn. De tijdschaal waarin een aardbevingscyclus zich voltrekt wordt voor de echte mega-bevingen geschat op ongeveer 1000 jaar, ongeveer 10 keer langer dan er in de meeste gebieden gemeten is.

Om de risicokaarten te verbeteren zou vaker naar sporen van oudere aardbevingen gezocht moeten worden, vinden Goldfinger en zijn collega’s dan ook. Deze sporen zijn vaak aanwezig in de ondergrond. Ze kunnen worden blootgelegd door boringen te zetten of sleuven te graven, waarna het verzet van de breukblokken en de verplaatsing van grond kan worden opgemeten.

Dergelijk onderzoek wees al eerder uit dat in Nederland aardbevingen met een magnitude tot 7.0 mogelijk zijn. De zwaarste beving ooit geregistreerd in Nederland vond plaats bij de Doggersbank in 1931, en had een magnitude van 6.1.

Eerlijker over onzekerheid

Intussen pleit Stein vooral voor een eerlijker weergave van de onzekerheden die met de risicoschattingen gepaard gaan. Het verbeteren van de kaarten is zinvol, maar zal een traag proces zijn, waarschuwt hij. Omdat de kaarten vaak gebruikt worden om politieke beslissingen te nemen – zoals het al dan niet bouwen van een chemische fabriek of kerncentrale, of het aardbevingsbestendig maken van kantoren en woningen – zullen mensen bewust gemaakt moeten worden van het feit dat de voorspellingen niet altijd juist zijn. Zoals we de weersvoorspelling meestal met een korreltje zout nemen, zo zouden we dat met aardbevingsrisico’s eigenlijk ook moeten doen.

Nobelprijswinnaar Kenneth Arrow, over zijn werk als militair weerman tijdens de Tweede Wereldoorlog:

“Mijn collega’s hadden de taak om een weersverwachting te geven voor de gehele komende maand. Toen de statistici deze voorspellingen aan een test onderwierpen, concludeerden ze dat de kans dat ze met de werkelijkheid overeenkwamen niet groter was dan op grond van toevalstreffers verwacht kon worden. De weerdeskundigen waren overtuigd, en stelden voor de voorspellingen te staken. Het antwoord luidde: ¨De commandant realiseert zich dat de voorspellingen niet kloppen, maar hij heeft ze nu eenmaal nodig om zijn planning te kunnen maken.”
(Citaat, opgenomen in het artikel van Stein e.a. – via Gardner, 2010)

Bronnen:

Gardner, Future babble: Why expert predictions fail – and why we believe them anyway, McClelland & Stewart (2010) Toronto.
Geller, Shake-up time for Japanese seismology Nature 472 (2011), 407–409.
Goldfinger e.a. Superquakes and Supercycles, Seismological Research Letters (2013), 84-1, doi: 10.1785/0220110135
Noda & Nakusta, Stable creeping fault segments can become destructive as a result of dynamic weakening Nature (2013), doi:10.1038/nature11703
Stein e.a. Why earthquake hazard maps often fail and what to do about it Tectonophysics 562–563 (2012) 1–25