Wat is een aardverschuiving?
Aardverschuivingen komen overal voor, waardoor dit geologische verschijnsel een van de meest voorkomende natuurrampen op aarde is.
De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) schat dat aardverschuivingen tussen 1998 en 2017 wereldwijd 4,8 miljoen mensen hebben getroffen en 18.000 doden hebben veroorzaakt.
Aardverschuivingen ontstaan als grote hoeveelheden grond, rotsen en stenen door natuurverschijnselen of menselijke activiteiten loskomen en van een helling of berg naar beneden rollen.
De International Disaster Database schat dat aardverschuivingen van 1990 tot 2015 wel 4,9 procent van alle natuurrampen wereldwijd uitmaakten en 1,3 procent van alle doden door natuurrampen veroorzaakten.
Onderzoekers wijzen er echter op dat het aantal dodelijke aardverschuivingen wereldwijd 1400 keer zo hoog kan liggen. Aangezien aardverschuivingen soms optreden in de nasleep van grote natuurrampen als vulkaanuitbarstingen en aardbevingen, worden ze in de statistieken vaak niet apart geregistreerd.
Klimaatverandering verhoogt risico op aardverschuivingen / Klimaatverandering verhoogt risico
De schrikbarende aantallen zullen in de toekomst alleen maar toenemen dankzij de klimaatverandering.
Met de stijgende temperaturen ontdooit de permafrost en zal het ijs op berghellingen smelten.
Hierdoor worden hellingen instabieler, want de bodemstructuur verzwakt als het ijs ontdooit. Tussen de bodemdeeltjes, zoals klei, zand en steentjes, bevinden zich holten met lucht, en wanneer die vollopen met water, verschuiven de deeltjes en komt de grond in beweging.
Vooral het Noordpoolgebied wordt vaker getroffen door aardverschuivingen naarmate het warmer wordt, waardoor de permafrost ontdooit.
Zo blijkt uit een rapport dat in 2019 verscheen in het tijdschrift Nature dat het aantal aardverschuivingen op een Canadees eiland in het Noordpoolgebied in 30 jaar tijd ruim verdubbeld is.
Hoe ontstaat een aardverschuiving?
De meest voorkomende oorzaak van een aardverschuiving is regen.
Wanneer het hard regent, worden de bovenste bodemlagen van een berg of heuvel zwaarder omdat het water de kleine holten met lucht in de bodemstructuur opvult.
Aangezien water zwaarder is dan lucht, neemt de dichtheid van de bodem toe, waardoor deze verandert in een vloeibare, instabiele massa die van hellingen kan glijden.
Aardverschuivingen kunnen ook het gevolg zijn van een aardbeving, zowel op het land als onder de zeespiegel.
Zo worden veel tsunami’s veroorzaakt door onderzeese aardverschuivingen ten gevolge van een aardbeving. Wanneer een vulkaanuitbarsting een aardverschuiving veroorzaakt – ook wel lahar genoemd – kan de verwoesting onvoorstelbaar groot zijn.
Toen Mount St Helens in de VS in 1980 uitbarstte, smolten ladingen sneeuw en ijs boven op de vulkaan door de hete massa die eruit opwelde.
Het smeltwater bracht een modderstroom op gang die langs de flanken van de vulkaankrater tot in de vallei van de North Fork Toutle River liep, waarbij 200 huizen werden bedolven en 57 mensen omkwamen.
Zo ontstaat een aardverschuiving
Regen sijpelt in de bovenste bodemlaag en kleine holten met lucht lopen vol water. De holten komen van nature voor tussen de deeltjes die de bodem zijn textuur verlenen.
Water vergroot de dichtheid van de bodem doordat water zwaarder is dan lucht. Door het grotere gewicht verzwakt de cohesie van de bodem en komt deze in beweging.
De zwaartekracht creëert een domino-effect, waarbij de losgekomen grond steeds harder van de helling raast en rotsen en bomen meesleurt.
Waar is het grootste risico op een aardverschuiving? / Azië is zwaar getroffen
Azië wordt het meest getroffen door aardverschuivingen. Meer dan de helft van alle aardverschuivingen doet zich voor in Azië, waar ook de meeste mensen bedolven raken onder de rotslawines.
Zoals Art Lerner-Lam, Amerikaans geoloog en hoofdwetenschapper van het Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO) van de Columbia University over de dodelijke krachten zegt: ‘In dichtbevolkte gebieden zijn aardverschuivingen genadeloos. Ze vagen hele dorpen in één keer weg, en zelfs een kleine aardverschuiving kan honderden mensen doden.’
Ook in Scandinavië komen verwoestende aardverschuivingen voor, zoals bleek op 30 december 2020, toen het Noorse dorp Ask werd getroffen door een enorme aardverschuiving die aan zeven mensen het leven kostte.
Kunnen we aardverschuivingen voorkomen?
Hoewel aardverschuivingen steeds vaker lijken voor te komen, staan we er niet geheel machteloos tegenover.
Een manier om aardverschuivingen te voorkomen is het installeren van een ondergronds beschermingssysteem van palen en muren, of het afvoeren van water van hellingen, zodat regens de bodem niet ondermijnen.
Wetenschappers van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA werken aan een nieuw algoritme dat het risico op wereldschaal in kaart moet brengen. Daarbij zal gebruik worden gemaakt van gedetailleerde satellietmetingen van regenval en landoppervlak en van verschillende variabelen die van invloed zijn op het ontstaan van aardverschuivingen.
Technologieën zoals deze kunnen voorspellen waar aardverschuivingen zullen plaatsvinden voordat ze kunnen toeslaan, zodat we een ramp kunnen voorkomen of mensen tijdig kunnen evacueren.
Verwoestingen na de aardverschuiving in Venezuela, 1999.
De vijf grootste aardverschuivingen ooit
Aardverschuivingen worden meestal veroorzaakt door regen, maar de meest catastrofale doen zich voor na een aardbeving en vulkaanuitbarsting.
China
Wanneer: 1920
Aantal doden: 200.000
Oorzaak: aardbeving
Venezuela
Wanneer: 1999
Aantal doden: 30.000
Oorzaak: vulkaanuitbarsting
Colombia
Wanneer: 1985
Aantal doden: 23.000
Oorzaak: vulkaanuitbarsting
Peru
Wanneer: 1970
Aantal doden: 18-20.000
Oorzaak: aardbeving
India
Wanneer: 2013
Aantal doden: 5700
Oorzaak: regen
AI moet aardverschuivingen voorspellen
Als onderdeel van de 2019 AI Impact Challenge vroeg het bedrijf Google aan non-profitorganisaties en wetenschappelijke instellingen over de hele wereld: ‘Hoe ga je AI gebruiken voor sociaal werk?’
Civiel en milieu-ingenieur aan de Pennsylvania State University Chaopeng Shen aarzelde niet. Hij wilde kunstmatige intelligentie gebruiken om aardverschuivingen te voorspellen die door regenbuien worden veroorzaakt.
Shen en zijn collega’s kregen financiering voor hun project, en sindsdien werken ze aan een instrument dat dodelijke natuurrampen kan identificeren en voorspellen.
De eerste stap was het verzamelen van satellietbeelden van aardverschuivingen uit het verleden via Google Earth. Vervolgens leerden ze de AI te begrijpen welke visuele markers in het landschap veelal verschijnen tijdens aardverschuivingen.
‘In principe gaat het om identificatie van objecten. Door satellietbeelden in de loop van de tijd te bestuderen, zie je waar zich waarschijnlijk een aardverschuiving heeft voorgedaan omdat het landschap drastisch is veranderd. De meeste visuele markers betreffen de vegetatie in het gebied,’ legt Chaopeng Shen uit aan Penn State News.
De AI moest ook leren onderscheiden wanneer het landschap veranderde door bijvoorbeeld een bosbrand, een mijn of een gesloopt gebouw.
Na een jaar training kon de AI een aardverschuiving op satellietbeelden aanwijzen met een nauwkeurigheid van 97 procent.
Burgers trainen kunstmatige intelligentie
Shen en zijn team kregen ook hulp van burgers om hun instrument te trainen.
Op de website www.deepldb.org kunnen gebruikers aardverschuivingen die door de AI zijn geïdentificeerd, verifiëren en zelfs hun eigen Google Earth-beelden van aardverschuivingen uploaden naar de digitale databank.
Dankzij de AI weten de onderzoekers precies waar zich vaak aardverschuivingen voordoen, en welke factoren in het landschap het risico verhogen.
De onderzoekers hopen dat de AI in de toekomst gebieden met een hoog risico kan identificeren, zodat de autoriteiten preventief maatregelen kunnen nemen of een evacuatie in gang kunnen zetten voordat een ramp toeslaat.
‘Hopelijk kunnen we met ons instrument uiteindelijk levens redden,’ zegt Chaopeng Shen.