Venezuela: een harde klap
In een land dat al decennia gebukt gaat onder een slechte economische situatie, kwamen de aardbevingen van 26 juni jl. extra hard aan. Gezien de tektonische situatie kwamen ze niet onverwacht. Nieuw is vooral de media-aandacht voor PAGER, de snelle eerste schatting van slachtoffers en schade door de Amerikaanse geologische dienst USGS.
De plaattektoniek die op 26 juni jl. de bevingen in Noord-Venezuela veroorzaakte, is in grote lijnen redelijk duidelijk. Tussen Noord- en Zuid-Amerika bevindt zich de kleine Caribische plaat, die minder snel westwaarts beweegt dan de grote platen aan weerszijden. Wat daarbij gebeurt, is duidelijk te zien op een plaatje met aardbevingen en diepte van 1980 tot 2026 (figuur 1).
Complexe samenhang
Met de klok mee wordt de Caribische plaat omgeven door vier met elkaar samenhangende plaatgrenzen (figuur 2).
(1) In het westen wijzen steeds diepere aardbevingen bij en onder Nicaragua erop dat de Pacifische plaat oostwaarts onder Midden-Amerika en de Cariben duikt.
(2) Ondiepe bevingen langs transforme breuken aan de noordkant van de Caribische plaat, die onder andere door Haïti lopen, hebben ertoe geleid dat de plaat zover is opgerekt dat er een smalle ‘mid-oceanische rug’ is gevormd tussen Cuba en Honduras (transtensie). Ten oosten van Haïti is het tegenovergestelde zichtbaar als een ‘schuine subductie’ bij Puerto Rico (zie pijl in het noordoosten van figuur 2).
(3) In het oosten ligt een subductiezone waar oceanische lithosfeer westwaarts duikt en onze Nederlandse vulkanen heeft gevormd (Saba, Sint Eustatius en Sint-Maarten).
(4) Ook aan de noordrand van Zuid-Amerika (de zuidkant van de Caribische plaat) lopen transforme breuken. Hierbij beweegt de Caribische plaat relatief naar rechts. Tegelijkertijd wordt de plaat hier langs de grens iets omhoog geduwd (transpressie). In Curaçao is dat al te zien: de kern van het eiland bestaat uit basalten die onder water zijn uitgevloeid. Het vliegveld Hato is aangelegd op een oud koraalrif, duidelijk opgeheven dus. Deze plaatgrens is veel meer diffuus dan de andere. Bij Colombia gaat een deel van de relatieve beweging over in de Andes, terwijl de subductie van de jonge Nazca-plaat onder Panama en Noord-Colombia niet helemaal standaard gaat.
Hoe dit allemaal zo gekomen is, weten we globaal, maar blijft een complexe puzzel. De Caribische plaat is in de geologische tijd tussen Noord- en Zuid-Amerika terecht gekomen, terwijl de plaat zelf hard vanuit het westen kwam aanzetten. Daar zijn nog vele vragen over te stellen, maar de huidige setting is wel duidelijk. De beving vond plaats langs een bekende breuk, waar de platen horizontaal langs elkaar schuiven (transform). Er is nog discussie, omdat er 38 seconden na elkaar twee afzonderlijke pulsen waren, mogelijk langs verschillende breuken. Dat de eerste de tweede heeft getriggerd, is duidelijk. Dus, was het één beving of twee vlak achter elkaar? Hoe dan ook, terwijl aan de noordkant van de Caribische plaat al heel wat aardbevingen zijn geweest in de afgelopen decennia (bijvoorbeeld die in Haïti in 2010), was de zuidrand al lange tijd stil. Dus dat er nu een beving of twee bevingen plaatsvond(en) was in de lijn der verwachtingen.
Ander soort verwachting
Heel anders is dat met de verwachting van de omvang van de schade en het aantal slachtoffers. In het nieuws (onder andere NOS, RTL) dook ineens ook de PAGER op van de USGS (United States Geological Survey), de geologische dienst van de Verenigde Staten. PAGER staat voor Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response en is op zich niets nieuws. Wel nieuw was dat de media dit ineens oppikten. Al decennia wordt met PAGER na elke zwaardere aardbeving een snelle automatische berekening gemaakt van de mogelijke hoeveelheden slachtoffers en verwachte schade. De uitkomsten bepalen welke stappen er moeten worden gezet en wie waarover moet worden geïnformeerd. Denk aan ambassades van landen in een getroffen gebied, ministeries, eerste hulp- en opsporingsdiensten, landgenoten in een getroffen gebied. PAGER geeft met een verkeerslicht-kleurcode de ernst van de beving aan en welke hulp (R van respons) nodig is (figuur 3). Groen: geen hulp nodig; geel: lokale of regionale inzet nodig; oranje: hulp opschalen naar nationaal niveau; rood: foute boel; internationale noodhulp nodig. De grenzen zijn logaritmisch (steeds x10) gekozen voor zowel aantal slachtoffers als schade.
Het gaat om een ruwe schatting op basis van een combinatie van natuurkundige/seismologische gegevens en sociaaleconomische factoren om te bepalen of er snel noodhulp nodig zal zijn. Ik zet ze op een rij.
Berekeningen van de bewegingen aan het aardoppervlak – Allereerst worden de zwaarte en diepte van de beving bepaald en al snel daarna het verloop van het breukvlak. Vervolgens wordt met modellen van het breukvlak en informatie over hoeveel de breuk heeft bewogen over welke afstand, berekend hoe seismische golven zich in dat geval zouden verspreiden. De uitkomsten worden vergeleken met waarnemingen en verbeterd. Is er risico op een tsunami door landslides of bewegen van de zee/oceaanbodem, dan wordt er meteen een link gelegd met de tsunami-webpagina van NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration, VS).
Waarnemingen van mensen – Via ‘Did you feel it?’ op de site van de USGS kunnen mensen doorgeven waar ze waren en wat ze hebben gevoeld. Die input wordt gebruikt om de modellen te koppelen aan waarnemingen. Hoe meer info, des te beter. Dus mocht je zelf ooit ergens een flinke aardbeving meemaken, meld dan altijd je bevindingen. Deze meer natuurkundige gegevens en modeluitkomsten worden omgezet in een kaart waarin wordt aangegeven welke intensiteit de seismische golven in welk gebied hebben gehad: de ShakeMap.
Dan de sociaaleconomische factoren.
Aantal mensen dat er in de regio woont – Logischerwijs kan een aardbeving met dezelfde natuurkundige aspecten (onder andere magnitude, diepte, afstand) midden in de Sahara minder mensen treffen dan eentje in Tokyo. De combinatie van de Landscan database (gegevens over de bevolkingsdichtheid, afkomstig van Oak Ridge National Laboratory) en de ShakeMap maakt duidelijk hoeveel mensen en infrastructuur aan welke intensiteit schudden zijn blootgesteld volgens de Modified Mercalli Intensity-schaal (MMI). De MMI-schaal is gerelateerd aan hoe hard de bodem ter plekke schudt en neemt dus af naarmate je verder van het epicentrum bent. Dit in tegenstelling tot de magnitude van de aardbeving: dit is één getal, hoe ver weg je ook bent.
Tijd en dag van de beving – Om 2 uur ’s nachts op een gewone werkdag is de verdeling van waar mensen zich bevinden heel anders dan op bijvoorbeeld zaterdagmiddag.
Historische aardbevingen in de regio en hun gevolgen – Soms zijn er eerder bevingen in de regio geweest waarvan bekend is hoeveel schade en slachtoffers er vielen. Dat geeft per land of regio specifieke indicaties van mogelijke gevolgen nu.
Kwaliteit van de infrastructuur– Japan en bijvoorbeeld Californië hebben meer geld kunnen investeren in aardbevingsbestendig bouwen dan Venezuela. Het is een belangrijke schadebeperkende factor, maar wel een die veel geld kost en waarvan de investering pas op langere termijn op waarde te schatten is.
Kansverdeling
PAGER houdt rekening met al deze factoren en via een formule komt er dan een percentage uitrollen. Zoals figuur 3 laat zien, is dat een kansverdeling: 44% kans op tussen de 10.000 en 100.000 slachtoffers. Maar ook 5% kans op aanzienlijk minder. Die 44% lijkt heel precies, maar is hooguit zo precies als de gegevens die er in de formule gaan. En daarin zit behoorlijk wat onzekerheid. Maar bij een grote beving zit je al snel in het ‘rood’ en doen details (hoeveel gebouwen ingestort) er niet meer toe. Uiteraard valt er nog wel wat te verbeteren aan het proces, maar er moet zo snel mogelijk een zo betrouwbaar mogelijk advies liggen. Te veel tijd of te veel detail is daarin dus een even groot probleem.
Om toch enkele notoir onzekere factoren in de berekening te noemen: de kwaliteit van de gebouwen, de ondergrond en het tempo waarin schade vastgesteld wordt.
Ten eerste: bij de aardbevingen in het oosten van Turkije in februari 2023 bleek al snel dat ook gebouwen van gewapend beton (zelfs een aantal die als ‘aardbevingsbestendig’ werden verkocht) ingestort waren – zelfs relatief meer dan ‘gewone’. Dat was deels omdat de bouwvoorschriften en controle daarop niet altijd waren nageleefd, of gewoon omzeild. Deels ook, omdat de aardbevingen in Turkije aan de bovengrens (magnitude 7.8) zaten van wat gebouwen volgens de regels zouden moeten kunnen verdragen. Van Venezuela valt op dit vlak helaas weinig te verwachten. In Antalya (Turkije) was tien jaar vóór de aardbeving elk gebouw in de stad geclassificeerd qua aardbevingsbestendigheid. Na de bevingen in 2023 bleek uit inventarisaties – waaronder ook BSc-scripties van onze studenten – dat boven een bepaalde magnitude de versterkte gebouwen (of de gebouwen waarvan dat gezegd werd) verhoudingsgewijs veel vaker waren ingestort. PAGER probeert hiermee rekening te houden met een per land of gebied variërende betrouwbaarheidsfactor in de formule, maar hierin zit een grote foutmarge.
Ten tweede: de lokale ondergrond kan de trillingen versterken of juist wat dempen. Een bekend voorbeeld zijn waterverzadigde bodems. Seismische golven remmen daarin af. De energie die de golf heeft, vertaalt zich hier in sterker schudden dan te verwachten is op basis van de afstand tot de beving. Dit zou op te lossen zijn met betere kennis, meer gegevens en modellen.
Tot slot zou een betere, snelle bepaling van de schade enorm helpen. Nu wordt schade nog in beeld gebracht door satellietbeelden handmatig te checken op schade en ingestorte gebouwen via projecten van OpenStreetMap (Humitarian OpenStreetMap Team: HOT). Ingestort, dat lukt meestal nog wel, maar de procedure blijft tijdrovend. En die tijd is er niet als hulpverleners onderweg zijn en moeten bepalen waar ze het best als eerste heen kunnen gaan. Met behulp van AI worden nu wel stappen gemaakt om dat sneller te kunnen benaderen. In Nederland gebeurt dit bijvoorbeeld in een klein samenwerkingsverband tussen ITC (Universiteit Twente) en Aardwetenschappen van de Vrije Universiteit en groepjes bachelorstudenten Aarde, Economie & Duurzaamheid, Aardwetenschappen, ArtificiaI Intelligence en Computer Sciences. De Urban Search And Rescue (USAR)-missies met honden die onlangs naar Venezuela vlogen, zouden er zeer bij gebaat zijn als ze meteen naar de plekken kunnen gaan waar hun inzet van de grootste meerwaarde kan zijn.
Meer weten:
Om met leerlingen de locatie en diepte van aardbevingen te bestuderen:
- https://www.iris.edu/app/seismic-monitor
- https://seismic-explorer.concord.org/ (ook doorsnedes en deels 3D te onderzoeken)