De wetenschappelijke beschrijving van de catastrofale aardverschuiving van 7 februari 2021, in de Dhauli Ganga-vallei in India leest als een forensisch rapport. Een aardverschuiving en de daaropvolgende overstroming hadden ten minste 100 mensen het leven gekost en twee waterkrachtcentrales vernietigd. In het wetenschappelijke tijdschrift Wetenschap , onderzoekers van het GFZ German Research Center for Geosciences (GFZ) samen met collega's van het National Geophysical Research Institute of India (NGRI), traceer de ramp van minuut tot minuut met behulp van gegevens van een netwerk van seismometers. Het team stelt dat seismische netwerken kunnen worden gebruikt om een ​​systeem voor vroegtijdige waarschuwing voor hooggebergtegebieden op te zetten.

Hoewel de ultieme oorzaak van de enorme aardverschuiving die op een hoogte van meer dan 5500 meter begon, onopgelost blijft, één ding is zeker:op zondag, 7 februari 2021, om even voor half tien 's morgens, meer dan 20 miljoen kubieke meter ijs en steen begon naar beneden te stromen in de vallei van de Ronti Gad-rivier. Seismometers registreerden het signaal om 10:21 uur en 14 seconden lokale tijd. 54 seconden later, de massa raakte de vallei op 3730 meter hoogte, het genereren van een impact gelijk aan een aardbeving met een kracht van 3,8. In de vallei, de mix van steen en ijs gemobiliseerd puin en extra ijs, die - vermengd met water - door de valleien van de rivieren Ronti Gad en Rishi Ganga rolde terwijl een gigantisch puin stroomde en overstroomde. Eerste auteur Kristen Cook van GFZ schat dat in eerste instantie, de massa schoot met bijna 100 kilometer per uur bergafwaarts; na ongeveer tien minuten, de beweging vertraagde tot iets minder dan 40 kilometer per uur.

Om 10:58 en 33 seconden, de vloed bereikte een belangrijke verkeersbrug in de buurt van Joshimath. Binnen enkele seconden steeg het water daar met 16 meter. Dertig kilometer verder de vallei in, het Chinka-meetstation registreerde een sprong van 3,6 meter in het waterniveau, en nog eens zestig kilometer naar beneden, het niveau steeg nog steeds met 1 meter.

Op basis van de signalen die door de seismische stations zijn geregistreerd, het collectieve onderzoek door partners uit de secties Geomorfologie van GFZ, Seismisch gevaar en risicodynamica, en fysica van aardbevingen en vulkanen, samen met NGRI-collega's, identificeerde drie verschillende fasen van de catastrofale overstroming. Fase 1 was de aardverschuiving en de enorme impact ervan op de vallei. Fase 2 volgde, met de mobilisatie van enorme hoeveelheden materiaal - ijs, brokstukken, modder, het creëren van een verwoestende muur van materiaal die door een smal kronkelend dal stroomt, waar veel materiaal overbleef en de energie snel afnam met de tijd. Dit duurde ongeveer dertien minuten. Fase 3 (duur van vijftig minuten) was meer vloedachtig, met enorme hoeveelheden water die stroomafwaarts stroomden, grote rotsblokken met een doorsnede van maximaal 20 m meesleuren.

De belangrijkste bevinding:"De gegevens van seismische instrumenten zijn geschikt als basis voor een vroegtijdig waarschuwingssysteem dat waarschuwt voor de komst van dergelijke catastrofale puinstromen, " zegt Niels Hovius, laatste auteur van de studie en waarnemend wetenschappelijk directeur van het GFZ German Research Center for Geosciences. Een ander belangrijk punt is de beschikbaarheid van een dicht seismisch netwerk, beheerd door Indiase collega's van het Indian National Geophysical Research Institute (NGRI). Hovius' collega Kristen Cook, eerste auteur van het artikel, voegt toe, "de beschikbare waarschuwingstijd voor locaties in valleien hangt af van de stroomafwaartse afstand en snelheid van het stroomfront." Bijvoorbeeld, Joshimath, waar het rivierpeil tijdens de vloed met 16 meter steeg, was 34,6 km stroomafwaarts van de aardverschuiving. Kristen Cook:"Dat betekent dat mensen in en rond Joshimath ongeveer een half uur voor de overstroming een waarschuwing hadden kunnen krijgen." Voor regio's verder stroomopwaarts, waar de golf een paar minuten na de aardverschuiving arriveerde, het was misschien nog steeds voldoende om energiecentrales te sluiten.

Dus waarom bestaat zo'n waarschuwingssysteem al lang niet meer? Fabrice Katoen, Hoofd van de sectie Seismisch gevaar en risicodynamica, zegt:"Het probleem zijn de verschillende vereisten voor seismische meetstations, waardoor veel stations in onze wereldwijde en regionale aardbevingsnetwerken minder geschikt zijn voor het detecteren van steenslag, puinstromen of grote overstromingen. Tegelijkertijd, stations die overstromingen en puinstromen in hun directe omgeving willen monitoren, helpen niet zo goed bij het detecteren van gebeurtenissen op afstand." De oplossing waar de GFZ-onderzoekers aan werken met hun collega's in India en Nepal is een compromis:stations zouden worden opgesteld op strategische locaties die de ruggengraat zouden vormen van een vroegtijdig waarschuwingssysteem voor overstromingen in de bergen. "deze wisselwerking, in zekere zin, is een optimalisatieprobleem dat toekomstige studies zullen moeten aanpakken en waar we al systematische vooruitgang hebben geboekt, bijvoorbeeld in de Duitse regio van de Neder-Rijnbaai. Verdere analyse van plotselinge overstromingen en puinstromen zal helpen om beter te begrijpen hoe seismische signalen kunnen helpen bij vroegtijdige waarschuwing."

De eerste ideeën om een ​​dergelijk systeem voor vroegtijdige waarschuwing op basis van een seismologische benadering op te zetten, ontstonden ruim voor de ramp als resultaat van een gezamenlijke workshop van Helmholtz-onderzoekers en Indiase collega's in Bangalore in het voorjaar van 2019. Het huidige project van de studie was geïnitieerd door Virendra Tiwari van NGRI en Niels Hovius. Het maakte gebruik van een collocatie van de overstroming en een regionaal seismisch netwerk dat al was opgezet door het Indian National Geophysical Research Institute. Hovius zegt:"Vroege waarschuwing wordt steeds urgenter, aangezien bergrivieren steeds vaker worden gebruikt voor de opwekking van waterkracht, gezien als een motor voor de economische ontwikkeling van enkele van 's werelds armste berggebieden. Aangezien catastrofale overstromingen waarschijnlijk ook vaker zullen voorkomen bij een opwarmend klimaat, snelle terugtrekking van gletsjers en precaire ophoping van smeltwater op hoge locaties, toekomstige risico's zullen nog verder toenemen."