De trekken van de kust

Het Delfts Interfacultaire Onderzoekscentrum van prof.dr.-ing.habil R. Klees houdt zich bezig met de observatie, interpretatie, modellering en voorspelling van driedimensionale bewegingen van het aardoppervlak en de ondergrond. Officieel is het Dioc op 1 april 1997 van start gegaan. Het multidisciplinaire onderzoeksteam heeft inmiddels onder meer in ‘Science and Geophysics’ over de eerste resultaten van het onderzoek gepubliceerd.

,,In het begin was het moeilijk om elkaars taal te begrijpen”, vertelt Klees. ,,Er werken in dit project geodeten, geologen, geofysici, wiskundigen en hydrologen samen. Tot op vandaag de dag merken we culturele verschillen. Een geodeet praat nu eenmaal anders over zijn vakgebied dan een geofysicus.”

De oppervlakte van de aarde is constant in beweging, zowel door natuurlijke processen, als door ingrepen van de mens. Voorbeelden zijn het stijgen van de zeespiegel als gevolg van het broeikaseffect of het verzakken van land door de winning van aardgas of olie. Omdat de maatschappelijke consequenties van deze veranderingen groot kunnen zijn, is het van belang om deze bewegingen nauwlettend in de gaten te houden. Maar hoe doe je dat? In het verleden was het een kwestie van meten op een aantal discrete punten, wat een tijdrovende en dus kostbare aangelegenheid was. Bovendien kreeg je op zo’n manier alleen discreet cijfermateriaal van één moment.
Boeien

,,In het kader van ons Dioc passen we twee innovatieve technieken toe”, vertelt Klees. ,,De ene is laseraltimetrie, dat vanuit een vliegtuig gebeurt, de ander is SAR-interferometrie (synthetic aperture radar), dat zowel vanuit het vliegtuig als vanuit de satelliet plaatsvindt.”

SAR-interferometrie kan met een hoge ruimtelijke resolutie van twintig bij vier meter informatie leveren over minieme veranderingen in de geometrie van het landoppervlak.

En de vliegtuig-laseraltimetrie geeft met hoge ruimtelijke resolutie informatie over de topografie van het landoppervlak. Het voordeel van beide technieken is dat ze complementaire gegevens opleveren, terwijl ze bovendien geen momentopnames geven, maar gerichte informatie over veranderingen in de bodem.

Naast het meten is ook het interpreteren, modelleren en voorspellen van veranderingen hoofdonderwerp van het Dioc. De vier deelopgaven hangen nauw met elkaar samen.

De geometrie van het aardoppervlak beperkt zich niet tot land. Ten aanzien van de bewegingen van de zeebodem en het zee-oppervlak leveren ruimte-observatietechnieken zoals SAR, radar-altimetrie en metingen vanaf de aarde met behulp vanboeien, schepen en video een scala aan informatie op.
Storing

Radar-altimetrie is al sinds de jaren zeventig in gebruik. Hierbij spelen echter twee problemen: er zijn stooreffecten en er is een afwijking als gevolg van elektromagnetische effecten. Zo verandert de hoogte van de zeespiegel als gevolg van de atmosferische druk. Het is een omgekeerd barometereffect: naarmate de druk toeneemt daalt de zeespiegel. Dit verstoort uiteraard de metingen die vanuit het vliegtuig gebeuren.

Een probleem is daarbij dat de afwijking niet overal op zee dezelfde is. Elektromagnetische storing onstaat doordat golfdalen meer energie terugkaatsen dan golftoppen. ,,Bij middeling van deze gegevens kom je dus systematisch te laag uit”, aldus Klees. ,,Wij zijn op zoek naar een beter model, dat deze elektromagnetische bias zo goed mogelijk corrigeert.”

Dat de geodetische metingen ook op onverwachte wijze nuttig zijn, bewijst de satelliet-radar-interferometrie. De vertraging van de radarsignalen blijkt heel duidelijke gegevens op te leveren over vochtverschillen in de atmosfeer. Klees: ,,Momenteel is het ontbreken van exacte kennis en waarnemingen van waterdampverdeling één van de grootste problemen in de metereologie. Wanneer in de toekomst satellieten uitgerust zijn met radar-interferometrie-apparatuur, zijn zeer precieze weersvoorspellingen mogelijk. Hier hebben we onlangs nog in samenwerking met collega’s van het National Center for Atmospheric Research en Stanford University in ‘Science’ gepubliceerd.”

Het Delfts Interfacultaire Onderzoekscentrum van prof.dr.-ing.habil R. Klees houdt zich bezig met de observatie, interpretatie, modellering en voorspelling van driedimensionale bewegingen van het aardoppervlak en de ondergrond. Officieel is het Dioc op 1 april 1997 van start gegaan. Het multidisciplinaire onderzoeksteam heeft inmiddels onder meer in ‘Science and Geophysics’ over de eerste resultaten van het onderzoek gepubliceerd.

,,In het begin was het moeilijk om elkaars taal te begrijpen”, vertelt Klees. ,,Er werken in dit project geodeten, geologen, geofysici, wiskundigen en hydrologen samen. Tot op vandaag de dag merken we culturele verschillen. Een geodeet praat nu eenmaal anders over zijn vakgebied dan een geofysicus.”

De oppervlakte van de aarde is constant in beweging, zowel door natuurlijke processen, als door ingrepen van de mens. Voorbeelden zijn het stijgen van de zeespiegel als gevolg van het broeikaseffect of het verzakken van land door de winning van aardgas of olie. Omdat de maatschappelijke consequenties van deze veranderingen groot kunnen zijn, is het van belang om deze bewegingen nauwlettend in de gaten te houden. Maar hoe doe je dat? In het verleden was het een kwestie van meten op een aantal discrete punten, wat een tijdrovende en dus kostbare aangelegenheid was. Bovendien kreeg je op zo’n manier alleen discreet cijfermateriaal van één moment.
Boeien

,,In het kader van ons Dioc passen we twee innovatieve technieken toe”, vertelt Klees. ,,De ene is laseraltimetrie, dat vanuit een vliegtuig gebeurt, de ander is SAR-interferometrie (synthetic aperture radar), dat zowel vanuit het vliegtuig als vanuit de satelliet plaatsvindt.”

SAR-interferometrie kan met een hoge ruimtelijke resolutie van twintig bij vier meter informatie leveren over minieme veranderingen in de geometrie van het landoppervlak.

En de vliegtuig-laseraltimetrie geeft met hoge ruimtelijke resolutie informatie over de topografie van het landoppervlak. Het voordeel van beide technieken is dat ze complementaire gegevens opleveren, terwijl ze bovendien geen momentopnames geven, maar gerichte informatie over veranderingen in de bodem.

Naast het meten is ook het interpreteren, modelleren en voorspellen van veranderingen hoofdonderwerp van het Dioc. De vier deelopgaven hangen nauw met elkaar samen.

De geometrie van het aardoppervlak beperkt zich niet tot land. Ten aanzien van de bewegingen van de zeebodem en het zee-oppervlak leveren ruimte-observatietechnieken zoals SAR, radar-altimetrie en metingen vanaf de aarde met behulp vanboeien, schepen en video een scala aan informatie op.
Storing

Radar-altimetrie is al sinds de jaren zeventig in gebruik. Hierbij spelen echter twee problemen: er zijn stooreffecten en er is een afwijking als gevolg van elektromagnetische effecten. Zo verandert de hoogte van de zeespiegel als gevolg van de atmosferische druk. Het is een omgekeerd barometereffect: naarmate de druk toeneemt daalt de zeespiegel. Dit verstoort uiteraard de metingen die vanuit het vliegtuig gebeuren.

Een probleem is daarbij dat de afwijking niet overal op zee dezelfde is. Elektromagnetische storing onstaat doordat golfdalen meer energie terugkaatsen dan golftoppen. ,,Bij middeling van deze gegevens kom je dus systematisch te laag uit”, aldus Klees. ,,Wij zijn op zoek naar een beter model, dat deze elektromagnetische bias zo goed mogelijk corrigeert.”

Dat de geodetische metingen ook op onverwachte wijze nuttig zijn, bewijst de satelliet-radar-interferometrie. De vertraging van de radarsignalen blijkt heel duidelijke gegevens op te leveren over vochtverschillen in de atmosfeer. Klees: ,,Momenteel is het ontbreken van exacte kennis en waarnemingen van waterdampverdeling één van de grootste problemen in de metereologie. Wanneer in de toekomst satellieten uitgerust zijn met radar-interferometrie-apparatuur, zijn zeer precieze weersvoorspellingen mogelijk. Hier hebben we onlangs nog in samenwerking met collega’s van het National Center for Atmospheric Research en Stanford University in ‘Science’ gepubliceerd.”