Lage zeespiegel levert skelet van grote geulen

02.002 lukt echter niet. ,,Op onze modellen kan een minister geen dijken bouwen.”

De zeespiegel van de Kaspische Zee steeg en daalde in de vorige eeuw bijna honderd maal zo snel als de wereldzeeën. De Wolga-delta, de delta van de grootste rivier van Europa, werd daardoor snel groter en verloor later weer terrein. Geologe ir. Irina Overeem probeerde de weerbarstige karakters van rivierdelta’s in een model te stoppen. Maar de toekomst is er nog lastig mee te voorspellen.

,,Graag zou ik een scenario van de Noordzeekust over vijfhonderdduizend jaar in handen hebben en aan de minister van Verkeer en Waterstaat geven”, vertelt Overeem. ,,Elke geoloog weet echter dat zoiets niet kan. Modellen in de aardwetenschappen zijn open en nauwelijks te toetsen. Gegevens van duizenden en miljoenen jaren terug zijn schattingen. Daarom zijn zulke toekomstmodellen niet representatief en kan een minister er geen dijken op bouwen.”

Overeem, die binnenkort promoveert op simulaties van deltadynamiek bij de sectie technische aardwetenschappen, onderzocht de geschiedenis van de Wolga-delta van de afgelopen tienduizend jaar. ,,De Wolga-delta is een perfect natuurlijk laboratorium voor onderzoekers, omdat de Kaspische Zee niet met andere wereldzeeën in verbinding staat. De zee kent in het noordelijke gedeelte zelfs geen eb en vloed en golven. Daarnaast is de invloed van de Wolga groot; ze levert de Kaspische Zee tachtig procent van al het water”, legt Overeem uit.

Geultjes

Overeem stak voor haar onderzoek gutsen in de grond, halve metalen pijpen die tot een diepte van zeven meter afzettingen kunnen opvissen. De monsters analyseerde ze met korrelgroottelinialen. Op die manier onthulde ze afzettingspatronen van zand en klei in het gebied – die kunnen wijzen op olie of grondwaterreservoirs % en de relatie met de zeespiegel.

In tijden van snelle zeespiegeldaling bouwt de delta razendsnel uit, er vormt zich een skelet van grote geulen met oevers, concludeert Overeem. ,,De kustlijn verandert wel tientallen kilometers van positie. Als de zeespiegel daarna stijgt, wordt het skelet ingevuld met kleine vertakkende geultjes en sedimentatie, wat een moerassige rietkust geeft. Pas later trekt de kust zich weer landwaarts terug.”

Geologen gebruiken simulatiemodellen als alternatief voor experimenten. ,,Mijn model is gebaseerd op eenvoudige gedragswetten in plaats van op natuurkundige principes”, vertelt Overeem. ,,Zoals: ‘erosie van de rivier gaat sneller als het water sneller stroomt’, en ‘sediment wordt sneller afgezet als de korrels groter en zwaarder zijn’. Dat is een hele andere aanpak dan bijvoorbeeld in het Delftse civiel-technisch onderzoek waarin naar de dynamiek vansedimenttransport op een korte tijdschaal wordt gekeken. De onzekerheid die met lange tijdschaalsimulaties gepaard gaat, maken mijn proefschrift on-Delfts”, meent Overeem.

Eridanos

De eerste versie van Overeems model was als een lengtedoorsnede door de rivier, loodrecht op zee. ,,Om de werkelijkheid in een zo’n doorsnede te stoppen, pas je trucs toe. Je versimpelt bijvoorbeeld het watertransport of sedimentafzetting in je model. Het blijft afwegen hoe zwaar bepaalde factoren wegen en wanneer je simplificaties nog te rechtvaardigen zijn, zodat je model de dynamiek van de delta nog simuleert.”

De simulaties van Overeem toonden aan dat er in de Wolga-delta niet veel erosie was omdat de Kaspische zee erg ondiep is, zo’n tien meter.

Overeem testte haar model op een andere delta, de Eridanos-delta. De Eridanos was twaalf miljoen jaar geleden Europa’s grootste rivier. Haar afzettingen liggen nu honderden meters onder de Noordzeebodem. ,,Voor de Wolga-delta was mijn model redelijk af. Voor de Eridanos-delta zijn alle data onzeker, omdat ze niet meer bestaat. Toch kon ik aantonen dat modelleren aanvullend begrip van de deltadynamiek brengt. Het model is echter nog lang niet algemeen toepasbaar, zover ben ik niet gekomen.”

Een andere onderzoeker zal met haar model verder aan de slag gaan, want Overeem gaat Delft verlaten. ,,In januari vertrek ik voor twee jaar naar de Verenigde Staten om daar te werken aan het Institute of Arctic and Alpine Research in de staat Colorado. Die onderzoeksgroep is heel ver met geologisch modelleren. Zij richten zich vooral op kustprocessen. Ik kan hun werk mooi aanvullen met mijn kennis van rivierdynamiek.”

Maar dat is niet het enige dat Overeem trekt. ,,Eigenlijk ga ik ook wel een beetje voor de omgeving, het is vlak bij de Rocky Mountains, lekker veel skiën en klimmen.”

Geologen kunnen miljoenen jaren terugkijken in de tijd, weerbarstige rivierdelta’s in modellen stoppen. Het voorspellen van de wereld in het jaar 1.002.002 lukt echter niet. ,,Op onze modellen kan een minister geen dijken bouwen.”

De zeespiegel van de Kaspische Zee steeg en daalde in de vorige eeuw bijna honderd maal zo snel als de wereldzeeën. De Wolga-delta, de delta van de grootste rivier van Europa, werd daardoor snel groter en verloor later weer terrein. Geologe ir. Irina Overeem probeerde de weerbarstige karakters van rivierdelta’s in een model te stoppen. Maar de toekomst is er nog lastig mee te voorspellen.

,,Graag zou ik een scenario van de Noordzeekust over vijfhonderdduizend jaar in handen hebben en aan de minister van Verkeer en Waterstaat geven”, vertelt Overeem. ,,Elke geoloog weet echter dat zoiets niet kan. Modellen in de aardwetenschappen zijn open en nauwelijks te toetsen. Gegevens van duizenden en miljoenen jaren terug zijn schattingen. Daarom zijn zulke toekomstmodellen niet representatief en kan een minister er geen dijken op bouwen.”

Overeem, die binnenkort promoveert op simulaties van deltadynamiek bij de sectie technische aardwetenschappen, onderzocht de geschiedenis van de Wolga-delta van de afgelopen tienduizend jaar. ,,De Wolga-delta is een perfect natuurlijk laboratorium voor onderzoekers, omdat de Kaspische Zee niet met andere wereldzeeën in verbinding staat. De zee kent in het noordelijke gedeelte zelfs geen eb en vloed en golven. Daarnaast is de invloed van de Wolga groot; ze levert de Kaspische Zee tachtig procent van al het water”, legt Overeem uit.

Geultjes

Overeem stak voor haar onderzoek gutsen in de grond, halve metalen pijpen die tot een diepte van zeven meter afzettingen kunnen opvissen. De monsters analyseerde ze met korrelgroottelinialen. Op die manier onthulde ze afzettingspatronen van zand en klei in het gebied – die kunnen wijzen op olie of grondwaterreservoirs % en de relatie met de zeespiegel.

In tijden van snelle zeespiegeldaling bouwt de delta razendsnel uit, er vormt zich een skelet van grote geulen met oevers, concludeert Overeem. ,,De kustlijn verandert wel tientallen kilometers van positie. Als de zeespiegel daarna stijgt, wordt het skelet ingevuld met kleine vertakkende geultjes en sedimentatie, wat een moerassige rietkust geeft. Pas later trekt de kust zich weer landwaarts terug.”

Geologen gebruiken simulatiemodellen als alternatief voor experimenten. ,,Mijn model is gebaseerd op eenvoudige gedragswetten in plaats van op natuurkundige principes”, vertelt Overeem. ,,Zoals: ‘erosie van de rivier gaat sneller als het water sneller stroomt’, en ‘sediment wordt sneller afgezet als de korrels groter en zwaarder zijn’. Dat is een hele andere aanpak dan bijvoorbeeld in het Delftse civiel-technisch onderzoek waarin naar de dynamiek vansedimenttransport op een korte tijdschaal wordt gekeken. De onzekerheid die met lange tijdschaalsimulaties gepaard gaat, maken mijn proefschrift on-Delfts”, meent Overeem.

Eridanos

De eerste versie van Overeems model was als een lengtedoorsnede door de rivier, loodrecht op zee. ,,Om de werkelijkheid in een zo’n doorsnede te stoppen, pas je trucs toe. Je versimpelt bijvoorbeeld het watertransport of sedimentafzetting in je model. Het blijft afwegen hoe zwaar bepaalde factoren wegen en wanneer je simplificaties nog te rechtvaardigen zijn, zodat je model de dynamiek van de delta nog simuleert.”

De simulaties van Overeem toonden aan dat er in de Wolga-delta niet veel erosie was omdat de Kaspische zee erg ondiep is, zo’n tien meter.

Overeem testte haar model op een andere delta, de Eridanos-delta. De Eridanos was twaalf miljoen jaar geleden Europa’s grootste rivier. Haar afzettingen liggen nu honderden meters onder de Noordzeebodem. ,,Voor de Wolga-delta was mijn model redelijk af. Voor de Eridanos-delta zijn alle data onzeker, omdat ze niet meer bestaat. Toch kon ik aantonen dat modelleren aanvullend begrip van de deltadynamiek brengt. Het model is echter nog lang niet algemeen toepasbaar, zover ben ik niet gekomen.”

Een andere onderzoeker zal met haar model verder aan de slag gaan, want Overeem gaat Delft verlaten. ,,In januari vertrek ik voor twee jaar naar de Verenigde Staten om daar te werken aan het Institute of Arctic and Alpine Research in de staat Colorado. Die onderzoeksgroep is heel ver met geologisch modelleren. Zij richten zich vooral op kustprocessen. Ik kan hun werk mooi aanvullen met mijn kennis van rivierdynamiek.”

Maar dat is niet het enige dat Overeem trekt. ,,Eigenlijk ga ik ook wel een beetje voor de omgeving, het is vlak bij de Rocky Mountains, lekker veel skiën en klimmen.”