Onzichtbare kustbescherming: zandbanken en satellietbeelden

De gevolgen van klimaatverandering komen steeds dichterbij. Naast een stijgend zeeniveau kunnen we in de toekomst meer en hevigere stormen aan onze kust verwachten. Deze stormen zijn een toenemende bedreiging voor ons strand, de duinen en zandbanken, die een natuurlijke barrière vormen tegen het opkomende water. Daarom zoeken we nieuwe oplossingen die ons helpen omgaan met de verwachte veranderingen. Satellietbeelden helpen daarbij.

Heb je je weleens afgevraagd, als je een frisse duik in de Noordzee neemt, waarom je opeens omhoog loopt als je verder van de kust af gaat? Net kon je niet meer met je voeten bij de grond en nu sta je opeens op een soort heuvel, die je vanaf het strand nog niet had gezien. Dit is een zandbank, een natuurlijk fenomeen dat een belangrijke rol speelt bij het beschermen van de Nederlandse kust. Zandbanken breken tijdens stormen namelijk golven, waardoor het strand beschermd wordt.

Deze bescherming van de kust is meer en meer nodig. De Nederlandse kust zal steeds grotere stormen ervaren die onze stranden en duinen bedreigen. Zonder extra ondersteuning kan onze natuurlijke kustbescherming de nieuwe weersomstandigheden mogelijk niet aan. In plaats van dat er een grote dijk geplaatst moet worden, zouden zandbanken ongezien en met minimale impact op de natuur deze extra bescherming kunnen bieden. Het jaarlijks toevoegen van extra zand zal wel nodig zijn om de zandbanken te onderhouden. Hoeveel zand is nodig, en waar precies? Dat kunnen we zien op satellietbeelden.

Zandbanken

Op de meeste plekken aan de Nederlandse kust bij Noord- en Zuid-Holland liggen drie zandbanken. Eén van de zandbanken is een intergetijdebank. Dat is de bank die tijdens eb te zien is. Je ziet dan vaak tussen de bank en het strand een ondiepe plas water, perfect voor de kleintjes om in te spelen. Tijdens vloed overspoelt de bank en verdwijnt deze onder water, net zoals de andere twee zandbanken, die zich permanent onder water bevinden.

Om de stabiliteit en effectiviteit van de zandbanken te behouden, worden ze kunstmatig opgehoogd. Rijkswaterstaat voegt sinds 1990 aan de gehele Nederlandse kust zand toe, wanneer er door een storm stukken kust of duin zijn weggeslagen. Tegenwoordig wordt jaarlijks 12 miljoen kubieke meter zand gesuppleerd, om onder andere zandbanken te ondersteunen. Een groot deel van dit zand wordt aangevoerd door de zandmotor (zie Geografie mei 2017).

Remote sensing

Door klimaatverandering verandert de hoeveelheid extra zand die nodig is om de kust te beschermen. Maar zandbanken zijn lastig te zien en te onderzoeken door hun onderwatergelegen positie, dus hoe weten we dan wat er nodig is? Het schuim dat vrij komt als een golf breekt op een zandbank is gelukkig wel te zien, vanaf het strand of vanuit de lucht. Omdat het schuim van brekende golven zich in banden boven op de zandbanken bevindt, worden de schuimbanden als indicatie voor zandbanken gebruikt tijdens kustonderzoek.

Zandbanken worden vaak met remote sensing technieken onderzocht. Dat is data verzamelen zonder fysiek contact te maken met het te onderzoeken gebied. Dit wordt gedaan aan de hand van bijvoorbeeld luchtfoto’s en satellietbeelden.

Fotoseries die zijn genomen vanuit vliegtuigen zijn zowel op ruimtelijke schaal als tijdschaal beperkt. De grote tijd tussen metingen kon teruggebracht worden met een innovatief monitorsysteem, het Argussysteem. Dit systeem brengt al 30 jaar zandbanken in kaart met camera’s op hoge palen of gebouwen aan het strand. De camera’s maken ieder uur de eerste 10 minuten een tijdgemiddeld beeld. Op zo’n beeld is goed te zien waar de zandbanken zich bevinden aan de hand van de witte schuimbanden. Maar niet langs elke kustlijn is het mogelijk om camera’s op palen te plaatsen.

Satellietbeelden

Aan de hand van deze witte banden worden nu ook op satellietbeelden zandbanken in kaart gebracht. Het voordeel van satellietbeelden ten opzichte van het Argussysteem is dat een groter gebied in kaart gebracht wordt en dat de beelden overal gemaakt kunnen worden.

Nadeel is dat satellietbeelden met grotere tussenpozen worden gemaakt. Als op sommige beelden geen golfbreking plaats heeft gevonden ontbreken de witte banden. Als het golfklimaat kalm genoeg is zou de positie van zandbanken gevonden kunnen worden door de pixelintensiteit van het satellietbeeld te analyseren. Het verschil in pixelintensiteit zou op subtiele hoogteverschillen kunnen duiden. Naast de eisen voor het golfklimaat mogen er ook niet te veel wolken in de weg zitten als een satelliet overvliegt: iets wat in Nederland lang niet altijd vanzelfsprekend is.

Het in kaart brengen van zandbanken met satellietbeelden is nog in ontwikkelende fase. Afgelopen herfst heeft kustgeomorfoloog Mayra Román-Rivera de mogelijkheden van satellietbeelden ten opzichte van zandbanken bekeken. De resultaten van het onderzoek van Román-Rivera zijn veelbelovend voor de toekomst van het vakgebied kustdynamica.

Satellieten observeren de aarde continu, waardoor ze op grote schaal informatie verzamelen. Daarom zijn satellieten erg bruikbaar voor innovatief onderzoek van zandbanken. De resolutie van satellieten wordt steeds hoger, en met iedere verbetering zullen de beelden beter van toepassing zijn voor kustmonitoring. Niet alleen aan de Nederlandse kust, waar al veel onderzoek gedaan is, maar ook in gebieden met kusten die door het landschap of sociaal-politieke redenen moeilijk te bereiken zijn voor veldonderzoek. Door gebruik te maken van betere monitorprogramma’s zien we zwakke punten in de kust op tijd. Zo kunnen problemen vroeg worden aangepakt, door bijvoorbeeld zandbanken te versterken met zand.

BRONNEN

• Buis, A. (2020, 10 maart). How Climate Change May Be Impacting Storms Over Earth’s Tropical Oceans. NASA Climate Change: Vital Signs of the Planet. 
• Parlementaire Monitor (2014, 25 juni). Notitie 'De relatie tussen klimaatverandering en weersextremen' (bijlage bij 31793, nr.91). 
• Rijkswaterstaat (2020). Kustonderhoud. 
• Mourik, J. van (2017). Bepaalt de Zandmotor het toekomstbeeld van onze kust? Geografie 26 (5), pp. 6-9.
• King, C.A.M., & W.W. Williams (1949). The Formation and Movement of Sand Bars by Wave Action. The Geographical Journal, 113, pp. 70-85.
• Kingston, K. S., e.a. (2000). Artificial neural network correction of remotely sensed sandbar location. Marine Geology, 169 (1), pp. 137-160. 
• Román-Rivera, M. A., & J.T. Ellis (2019). A synthetic review of remote sensing applications to detect nearshore bars. Marine Geology, 408, pp. 144-153.