Kees Floor, Zenit mei 2007.
Kees Floor, Zenit mei 2007.
Aardbevingen brengt men doorgaans in kaart met registraties van seismografen, die de door de bevingen uitgezonden trillingen vastleggen. Gedetailleerde satellietbeelden kunnen aanvullende informatie leveren over de omvang van het gebied waar de aardbeving plaatsvond. Zo bleek de breuk van de 'tsunami-beving' van 26 december 2004 honderd kilometer langer dan eerder gedacht.
Aardbevingen vloeien voort uit de manier waarop de aarde is opgebouwd. Binnenin zit een bolvormige aardkern met daaromheen verscheidene schillen. De buitenste schil is 70 tot 250 km dik en vertoont talrijke breuken. De breuken vormen de grenzen van zogeheten platen, die gezamenlijk het hele aardoppervlak bedekken. De platen verplaatsen zich over de laag eronder. Bij sommige randen bewegen de platen uit elkaar. Dat is bijvoorbeeld het geval in het midden van de Atlantische Oceaan en in andere mid-oceanische ruggen. Elders lopen de grenzen van de platen schuin de diepte in en wringt de ene plaat zich onder de andere. Dat gebeurt bijvoorbeeld onder het zeegebied ten noorden en westen van Sumatra, waar de Euraziatische plaat op de Australische plaat botst. De spanningen die daarbij in deze zogeheten subductiezones optreden, ontladen zich in aardbevingen.
 |
 |
 |
| De buitenste laag van de aarde
en bestaat uit verscheidene schollen of platen. |
|
Sommige breuken lopenschuin de diepte in
; daar wringt de ene plaat zich onder de andere. |
Sumatra-beving
Een van de zwaarste bevingen in subductiezones deed zich voor op 26 december 2004
bij Sumatra (zie kaart hieronder links; zie ook Zenit
maart 2005 en Natuurwetenschap
en Techniek, maart 2005). De tsunami die werd opgewekt, stak de Indische Oceaan
over en doodde honderdduizenden mensen langs de kusten van onder meer Thailand,
Sri Lanka en Somalië. Het bleek niet eenvoudig de ware omvang van de beving
vast te stellen. In de dagen en weken na de catastrofale gebeurtenis kwamen seismologen
steeds weer met nieuwe, hogere inschattingen van de magnitude van de beving. Ook
werd de breuk waarover de aarde was gescheurd, gaandeweg langer en langer. Eerst
was dat ongeveer 400 kilometer, een paar dagen later 600 tot 700 en inmiddels
ongeveer 1600 kilometer. De lengte van zo'n breuk is natuurlijk interessant om
te weten, maar nog belangrijker is vast te stellen waar de aarde nog niet is gescheurd;
daar kan zich namelijk een volgende beving voordoen.
 |
 |
| Zichtbaar-licht-MODIS-beeld van de Andamanen, voor (muis erop) en na de beving van 26 december 2006. De koraalriffen rond North Sentinel Island zijn na de beving wit, doordat ze uit het water zijn getild. Data: 23 januari 2003 en 3 Januari 2005. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. |
Weinig GPS-ontvangers
Vanaf het punt waar destijds de plotselinge verschuiving langs de breuklijn begon,
trok het scheuringsproces met een snelheid van 2,5 kilometer per seconde meer
dan 8 minuten lang naar het noord-noordwesten. Met seismogrammen werden de details
van de beving bepaald. De seismische straling van de beginzone was echter zo intens,
dat het signaal van noordelijker delen van de breuk als het ware 'ondergesneeuwd'
raakte, wat de bepaling van de lengte van de breuk bemoeilijkte. Verder waren
er in de regio van de beving maar weinig GPS-ontvangers. Met dergelijke ontvangers
kan een positie op aarde zeer nauwkeurig worden bepaald uit de afstand tot verschillende
satellieten van het GPS-satellietnetwerk. Die informatie kun je gebruiken om vast
te stelen of het aardoppervlak omhoog is gekomen, gezakt is of gedraaid. Op de
samen ongeveer 700 kilometer lange eilandengroepen Andamanen en Nicobaren in de
Indische Oceaan ten noordwesten van Sumatra waren slechts twaalf GPS-ontvangers
in gebruik. Ter vergelijking: Japan is ongeveer twee keer zo groot en heeft zo'n
duizend GPS-ontvangers. Daarom was er behoefte aan aanvullende informatie. Daarbij
bleken satellietbeelden een rol te kunnen spelen.
ASTER
Direct
na de beving kwamen er talrijke satellietbeelden beschikbaar van verwoeste gebieden,
verdwenen vegetatie langs de kust, puin op de stranden en gewijzigde kustlijnen.
Ook bleken de koraalriffen soms veranderingen te hebben ondergaan: sommige waren
opgetild, andere gezakt. Daardoor konden de beelden gebruikt worden om in kaart
te brengen waar de aarde omhoog was gekomen en waar het aardoppervlak lager was
komen te liggen. Op die manier kon ook een nauwkeuriger inschatting worden gemaakt
van de lengte van de breuk.
Om de juiste conclusies te kunnen trekken, zijn
satellietbeelden nodig van vrij hoge resolutie. Een van de instrumenten die dergelijke
beelden kan leveren is de ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection
Radiometer). Dit instrument wordt meegevoerd op de Amerikaanse satelliet Terra,
een van de satellieten van het Earth Observation System. De Amerikanen en Japanners
die bij de ontwikkeling van het instrument betrokken zijn, beschouwen het instrument
als de 'zoomlens' van de Terra. De ASTER maakt incidenteel beelden met een resolutie
van15 meter; de MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), het standaardinstrument
van de Terra en zustersatelliet Aqua, werkt op routinebasis, maar heeft een resolutie
van 'slechts' 250 meter (zie 'groene' satellietbeeld in ware kleuren hierboven
rechts).
 |
 |
 |
| 1. North Andaman met ten westen daarvan Interview Island (midden links) en North Reef Island (links boven). Data: voor de Sumatra-aardbeving op 2 december 2004 (muis erop) en na de beving op 4 februari 2005. Op de beelden is vegetatie rood en de oceaan diepblauw. De koraalriffen rond North Reef Island en Interview Island hebben voor de beving (beeld met stapelwolken en bijbehorende schaduwen) een helderblauwe tint; ze bevinden zich onder een dunne laag oceaanwater. Door de beving zijn ze omhooggekomen en boven het oceaanoppervlak uitgetild; daardoor hebben ze een witte tint gekregen. De rode gloed op het witte koraal duidt op algen; deze groeien alleen op afgestorven koraal. Instrument: ASTER. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS, U.S./Japan ASTER Science Team en Jesse Allan, Earth Observatory. |
| 3. Rutland Island ligt ten zuiden van South Andaman, slechts 38 kilometer oostelijker dan North Sentinal Island. De koraalriffen rond het eiland, rond het kleinere eiland ten noordwesten ervan en langs de kust van South Andaman (rechtsboven in de figuur) zijn door de aardbeving lager komen te liggen. Doordat er na de beving meer water boven het koraal staat, is de tint ervan donkerder blauw dan van tevoren. Data: voor de Sumatra-aardbeving op 1 januari 2004 (muis erop) en na de beving op 4 februari 2005. Instrument: ASTER. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS, U.S./Japan ASTER Science Team en Jesse Allan, Earth Observatory. |
Vergelijking van beelden voor en na de beving
Onderzoekers
van het Tectonics Observatory van het California Institute of Technology in Pasadena
bekeken talrijke ASTER-beelden van na de aardbeving en vergeleken die waar mogelijk
met oudere beelden van voor de ramp. Op al die beelden is de zee donkerblauw en
vegetatie rood. Koraalriffen tonen een helderblauwe gloed, met een lichtere tint
naarmate het laagje water erboven dunner is. Zodra het koraal boven het oceaanoppervlak
wordt uitgetild, is het wit van kleur en sterft het af. Soms krijgt het daarbij
tevens een rode gloed, wat duidt op algengroei. Algen groeien uitsluitend op dood
koraal. Bij de vergelijking van de beelden werden de combinaties zo gekozen dat
de verschillen niet zouden kunnen worden toegeschreven aan het getij.
De
optilling is te zien in de beelden van de figuren 1 en 2. De koraalriffen van
North Reef Island en Interview Island, beide ten westen van North Andaman gelegen,
zijn voor de aardbeving van 26 december 2004 helderblauw van tint (figuur 1, links).
Nadat ze door de beving zijn opgetild, steken ze boven water uit en is de kleur
wit, in dit geval met een rode gloed. De witte tint is ook te zien bij North Sentinel
Island (figuur 2), het domein van de tweehonderd Sentinelese aboriginals, de meest
geïsoleerde gemeenschap ter wereld en buitengewoon vijandig tegenover indringers.
Rutland Island, ten zuiden van South Andaman, kwam door de beving lager te liggen,
evenals de nog weer zuidelijker gelegen eilandengroep Nicobaren. Door de daling
van het aardoppervlak kwam er boven de koraalriffen rond Rutland Island meer water
te staan, wat op de beelden resulteert in een donkerder blauwe tint (figuur 3).
 |
 |
 |
| Luchtfoto van opgetilde koraalriffen bij het ten westen van Sumatra gelegen eiland Simeulue. |
| Meting van de optilling van koraalriffen bij het ten westen van Sumatra gelegen eiland Simeulue. Foto: Kerry Sieh/Tectonics Observatory, California Institute of Technology. |
Veldwerk
De satellietbeelden leverden weliswaar extra informatie,
maar konden het plaatje van de beving toch niet compleet maken. Zo waren er van
sommige streken geen beelden beschikbaar van voor de beving; dat kun je achteraf
niet meer goedmaken. In andere gebieden, vooral dicht bij de evenaar, was het
in de periode waarover beelden werden verzameld, steeds bewolkt; de ASTER kijkt
niet door een wolkendek heen. Ook is de omvang van het koraal soms te klein om
het op satellietbeelden te kunnen zien. Metingen in het veld (figuur 4) waren
in dergelijke gebieden wel mogelijk. Omhoog gekomen koraal sterft namelijk af
tot ongeveer de waterlijn. Door de hoogte daarvan te meten, en zo nodig te corrigeren
voor getij-effecten, kun je een schatting maken van de optilling.
Alle gegevens
bij elkaar duiden volgens de onderzoekers van het instituut uit Californië
op een breuk van 1600 kilometer lengte, een afstand van Londen tot Gibraltar en
honderd kilometer meer dan op basis van GPS-gegevens en seismogrammen was geschat.
De breuk strekte zich uit van het ten westen van Sumatra gelegen Indonesische
eiland Simeulue aan de zuidkant tot het Birmaanse Preparis Island, halverwege
de Andamanen en de zuidkust van Myanmar (Birma), in het noorden. De optilling
bedroeg in het noorden van de Andamanen minstens 40 centimeter; in het zuiden
zakte het aardoppervlak 67 centimeter of meer. Later onderzoek maakte gewag van
locaties waar de optilling zelfs 1 tot 2 meter bedroeg.
Literatuur:
Meltzner, A. J. et al., Uplift and subsidence associated with the great Aceh-Andaman
earthquake of 2004. Journal of Geophysical Research, 111, B02407, doi:10.1029/2005JB003891,
2006