GEOTROP

GEOmorphic hazards and compound events in a changing TROPical East Africa

Het GEOTROP-project (2022-2025) heeft tot doel de rol van landtransformatie en klimaatverandering op het voorkomen van geomorfische gevaren (aardverschuivingen en plotselinge overstromingen) in tropisch Oost-Afrika te beoordelen. Naast het feit dat we de huidige situatie zullen analyseren, zullen we ook de mogelijke effecten van de door de mens veroorzaakte veranderingen in klimaat en landgebruik/ bodembedekking op het voorkomen van extreme gebeurtenissen in de toekomst en de daarmee samenhangende risico’s bestuderen.

Dit driejarige project wordt gefinancierd door het Belgisch Wetenschapsbeleid (BELSPO) in het kader van het BRAIN-be 2.0 programma (Contract N B2/223/P1/GEOTROP). Het project wordt gecoördineerd door het Koninklijk Museum voor Midden-Afrika (KMMA), in samenwerking met de Vrije Universiteit Brussels (VUB), het European Center for Geodynamics and Seismology (ECGS), het National Museum of Natural History (NMNH), het Ecole & observatoire des sciences de la Terre (EOST), het Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en het Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ).

CONTEXT & DOELSTELLINGEN

Aardverschuivingen en plotselinge overstromingen zijn Geomorfologische Gevaren (GG) die vaak het gevolg zijn van een combinatie van op elkaar inwerkende processen op meerdere schalen (zowel in de ruimte als in tijd). GG-gebeurtenissen zijn gekoppeld aan klimaat factoren (bijv. Regenintensiteit) en landschapsfactoren (bijv. Vegetatiepatronen). Landschapstransformatie zoals ontbossing heeft gevolgen voor GG-gebeurtenissen en de verandering van het klimaat zal veel klimaat factoren gaan veranderen.

De tropen zijn omgevingen waar GG nog onvoldoende zijn onderzocht. In tropische bergachtige streken komen tevens hoge toenemende bevolkingsdichtheden met een hoge maatschappelijke kwetsbaarheid voor. GG-gebeurtenissen hebben een onevenredige impact op deze regio's. In de toekomst zullen de frequentie en/of gevolgen van GG-gebeurtenissen ernstiger zijn; niet alleen door bijvoorbeeld klimaatverandering en ontbossing, maar ook door bevolkingsgroei en toegenomen blootstelling aan deze rampen.

In veel gevallen treden aardverschuivingen en plotselinge overstromingen zeer snel op. Aardverschuivingen en plotselinge overstromingen komen vaak samen voor en werken op elkaar in, wat leidt tot gebeurtenissen met nog ernstigere gevolgen. De combinatie van verschillende processen (klimaatfactoren en/of gevaren) die tot een significante impact leiden, wordt een 'compound event' genoemd. Hoewel kan worden aangenomen dat veel GG als compound event gezien kunnen worden, staat het begrijpen, analyseren, kwantificeren en voorspellen van dergelijke gebeurtenissen nog in de kinderschoenen, vooral op regionaal niveau.

GEOTROP heeft tot doel de rol van landtransformatie en klimaatverandering op het optreden van GG-compound events in tropisch Oost-Afrika te analyseren.

De specifieke doelstellingen (SD) zijn:

• SD1: EEen ongekende regionale inventarisatie van GG-gebeurtenissen ontwikkelen;
• SD2: De ruimtelijke verdeling van de GG-gebeurtenissen in het landschap begrijpen en de rol van landtransformatie op hun voorkomen (locatie van GG-gebeurtenissen);
• SD3: Om de wisselwerking bloot te leggen van meerdere landschaps- en klimaatfactoren bij het triggeren van GG-compound events (Tijdstip van GH-gebeurtenissen);
• SD4: Om de toekomstige evolutie van GG-compound events te projecteren, zodat toekomstige gevaren en risico-hotspots kunnen worden geïdentificeerd.

Naast deze vier SD's wil GEOTROP ook de capaciteiten versterken van Afrikaanse instellingen die betrokken zijn bij rampenrisicovermindering.

ONDERZOEKSGEBIED

Het onderzoeksgebied van GEOTROP is de westelijke tak van de Oost-Afrikaanse kloof; een bergachtig gebied dat wordt gekenmerkt door een breed scala aan tropische klimaten en omgevingsomstandigheden. Naast een natuurlijke landschapsdiversiteit wordt dit studie gebied gekenmerkt door een afwisseling van contrasterende ongerepte en sterk door mensen aangepaste landschappen. Het diepgaande begrip van het studie gebied is een sleutel voor de verwezenlijking van het project en vormt de ideale locatie voor ons onderzoek met:

 

• Een wereldwijde hotspot van GG vanwege bijzonder gunstige omgevingsomstandigheden. Ondanks het recente onderzoek onder leiding van het KMMA in het studie gebied, blijven er belangrijke onderzoekshiaten bestaan met betrekking tot het begrip van klimaat- en landschapsfactoren op GG op regionaal niveau;
• Een sterke noord-zuid klimaatgradiënt geassocieerd met de dynamiek van de intertropische convergentiezone (ITCZ) en door klimaatschommelingen in de Indische Oceaan Dipool (IOD) en de ENSO die bijdragen aan een frequente opeenvolging van extreem droge en natte periodes;
• Een hotspot van klimaatverandering met verwachte veranderingen in zowel temperatuur als gemiddelde- en extreme neerslagpatronen;
• Een tropische omgeving met ongecontroleerde verstedelijking en ontbossing;
• Diverse landschappen waar bodem en klimaat zeer gunstig zijn voor uitbreiding van de landbouw;
• Een hoge bevolkingsdichtheid (vaak > 300 inwoners/km2) die toeneemt, hoge kwetsbaarheid en een sterke maatschappelijke behoefte aan begrip van klimaat- en gevarenprocessen aan de grens tussen zes landen;
• Een unieke lange termijn expertise in de regio bij het KMMA en zijn partners.

METHODEN

In GEOTROP zal het gebruik van satellieten het mogelijk maken om met hoge nauwkeurigheid het tijdstip en de locatie van de GG-gebeurtenissen op regionale schaal te bepalen. Aangezien bewolkte omstandigheden alomtegenwoordig zijn in ons tropische studiegebied, wordt het bepalen van de locatie en het tijdstip van de GG-gebeurtenis bereikt door middel van een combinatie van optische en radar satellieten. De analyse van de gedetecteerde GG-gebeurtenissen zal gedaan worden aan de hand van metingen van satellieten en aan de hand van geharmoniseerde klimaat- en landgebruik/landschaps-veranderingsmodellen. GEOTROP vertrouwt op high-performance computing en cloud computing-infrastructuren om deze zeer grote datasets te verwerken. Informatie van burgers zal worden gebruikt voor het valideren van de methoden en het beter begrijpen van de onderliggende processen.

Dit project zal ons begrip van natuurlijke gevaren in de context van wereldwijde verandering in onvoldoende onderzochte klimaten verbeteren. Het is innovatief voor het ontwikkelen van betere gevarenzonering en DRR-strategieën in de regio, en ook voor het beter begrijpen van de evolutie van de landschappen en de gevaren hiervan. Het project combineert innovatieve methoden in aardobservatie en klimaatwetenschap voor het werken op een ongekend grote regionale schaal.

ONDERZOEKS RESULTATEN

Data

• GH event inventory from Deijns et al. 2022 NHESS  Timing landslide and flash flood events from SAR satellite - https://doi.org/10.5281/zenodo.7198322, 2022b.

Scripts

• Python scripts for GH event timing estimation from Sentinel-2 SAR data used from Deijns et al. 2022 NHESS  Timing landslide and flash flood events from SAR satellite - https://doi.org/10.5281/zenodo.7198346, 2022a.

Wetenschappelijke artikelen

• Deijns, A. A. J., Dewitte, O., Thiery, W., d'Oreye, N., Malet, J.-P., and Kervyn, F.: Timing landslide and flash flood events from SAR satellite: a regionally applicable methodology illustrated in African cloud-covered tropical environments, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 22, 3679–3700, https://doi.org/10.5194/nhess-22-3679-2022, 2022.

CONSORTIUM