Ik ben geen orkaanjager

Een megatsunami die Noordwest-Amerika dreigt te overspoelen zou wel eens veel groter kunnen worden dan men tot nu toe aannam. Hierover, en over gladde orkanen en smeltend poolijs, vertelde prof.dr. Julie Pietrzak (CiTG) vorige maand tijdens haar inaugurele rede als hoogleraar fysische oceanografie.

Ze deed modelleerwerk aan overstromingen, rivierafvoer en rivierpluimen van de Nederlandse kustwateren. Maar nadat in 2004 een tsunami dood en verderf zaaide rond de Indische Oceaan, verbreedde Julie Pietrzak haar onderzoeksveld.
Met collega’s van de afdeling aardobservatie van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek, die over gps-data van de ramp beschikten, probeerde ze de vloedgolf zo goed mogelijk te modelleren. Gedurende de acht jaar die volgden, vond een recordaantal mega-tsunami’s plaats. In 2006 was het weer raak in de Indische Oceaan, in 2007 en 2009 waren er vloedgolven in de Stille Oceaan, en dan was er natuurlijk nog de enorme tsunami die Japan vorig jaar trof. Pietrzak nam ze onder de loep en groeide uit tot tsunami-expert.

U hebt samen met uw collega’s van CiTG en L&R een nieuwe onderzoekstechniek ontwikkeld die jullie nu gebruiken om de tsunami bij Japan te onderzoeken. Hoe gaan jullie te werk?
“De collega’s van L&R gebruiken gps- en satellietdata om uit te zoeken hoe de aarde bewoog tijdens de aardbeving. Ze proberen te achterhalen waar de aardschollen ten opzichte van elkaar schuurden en hoe ver de zeebodem omhoog is gekomen. Wij gebruiken dat als uitgangspunt en onderzoeken hoe de tsunami zich heeft verspreid. Maar we verwerken extra gegevens in de modellen; data verzameld door boeien in de oceaan. Wat volgt is een iteratief (zich herhalend –red.) proces met honderden aparte simulaties. We zoeken het scenario dat het beste bij de data past. Het project heeft veel Delftse deelnemers. We hebben een manuscript met als hoofdauteur dr. Andy Hooper (geodeet, werkzaam bij CiTG, red.) onder review dat de details uitlegt.”

Dit werk heeft tot een nieuw inzicht geleid, liet Pietrzak tijdens haar intreerede weten. De onderzoekers ontdekten dat de Noord-Amerikaanse plaat voor de kust van Japan een stuk verder omhoog is gekomen dan de zes meter waar men tot nu toe van uit ging.

De Euraziatische plaat is waarschijnlijk zes meter omhoog gekomen voor de kust van Indonesië. Dit leidde tot de verwoestende tsunami van 2004. De uplift, ook wel tektonische opheffing genoemd, voor de kust van Japan moet volgens u bijna drie keer zo groot geweest zijn. Betekent deze ontdekking dat toekomstige tsunami’s veel groter kunnen worden dan men dacht?
“Ik had nooit gedacht dat we rekening moesten houden met zo’n grote amplitude. We hebben onderzoek gedaan naar de Cascadische breuklijn voor de kust van Noordwest-Amerika. Men weet dat daar een aardbeving gaat plaatsvinden. Gemiddeld gebeurt dat elke vijfhonderd jaar (de laatste was in 1700, red.). We hebben simulaties gedaan, uitgaande van een uplift van zes meter. Dat zorgt al voor een verwoestende vloed. Kan het nog vele malen erger worden? Misschien wel ja. We moeten dat verder onderzoeken.” Pietrzak laat simulaties zien die uitgaan van zes meter uplift. Grote delen van de staten Oregon en Washington (Verenigde Staten) en British Columbia (Canada) verdwijnen onder water.

Dit jaar kwam het nieuws naar buiten dat orkanen bij extreme windsnelheden, tegen de driehonderd kilometer per uur, grip verliezen op het zeeoppervlak doordat er schuim over de golven komt te liggen. De ontdekkers hiervan zijn Pietrzak en haar collega’s: golvendeskundige dr. Leo Holthuijsen en orkaandeskundige dr. Mark Powell van het Amerikaanse onderzoeksinstituut NOAA. Ze analyseerden hiervoor onder meer filmopnames die in de jaren zestig en zeventig gemaakt waren vanuit verkenningsvliegtuigen die op lage hoogte door orkanen vlogen. Orkaan-, golf-, en stormvloedmodellen moeten nu herzien worden, stellen de onderzoekers.

Verkenningsvliegtuigen, orkanen, zeeschuim; weer een heel ander onderwerp.
Lacht. “Ja, ik had ook nooit gedacht dat ik aan orkanen zou werken. Er was ook geen onderzoeksgeld voor. We hebben het onderzoek grotendeels in onze vrije tijd gedaan.”

Wat zijn de consequenties van deze ontdekking? Zit er een maximum aan de hoogte van golven doordat ze op een gegeven moment niet meer door de wind worden opgestuwd?
“We weten nog niet wat de consequenties zijn. We hebben geen idee hoe we alles met elkaar in verband moeten brengen. Een orkaan kun je onderverdelen in verschillende sectoren. Wij hebben laten zien dat het zeeoppervlak op sommige plekken in eerste instantie juist ruiger wordt dan men altijd had aangenomen. We zouden extra metingen moeten verrichten. Maar hoe? Misschien met een onbemand vliegtuig. Data verkrijgen van het zeeschuim is nog moeilijker, daar kun je niet komen.”

Uw collega dr. Leo Holthuijsen vertelde dat hij zelf in orkanen wilt gaan vliegen. Gaat u mee?
“Ik zou wel willen zien hoe het daar is, maar ik ben niet zo dapper. I’m not a classical hurricane chaser. Ik heb bovendien een kind van elf. Mark Powell heeft met hurricane chasers gevlogen en zijn beschrijvingen liegen er niet om. De onderzoekers van NOAA vliegen nu zelf ook niet meer laag over het zeeoppervlak omdat het te gevaarlijk is. Ze hebben te vaak meegemaakt dat motoren uitvielen doordat er te veel water in gekomen was.”

Hoe verloopt dit onderzoek verder?
“Ik wil verder gaan met modelleren van nieuwe data. Of de mensen van het NOAA nu verder onderzoek gaan doen, weet ik niet. Maar het zou me niet verbazen. Voor hen is het enorm belangrijk om orkanen te begrijpen.”

U begon uw intreerede met een plaatje van een ijsbeer die over een ijsschots glijdt. Het ijs op de Noordpool smelt de laatste jaren veel sneller dan klimaatwetenschappers voorspelden. U denkt dat het smeltwater zelf een versterkend effect heeft op het verder slinken van de ijskappen. Hoe is dat mogelijk?
“Op plekken waar zoetwater de zee in stroomt, ontstaan zoetwaterpluimen die parallel langs de kust stromen. Door het getij wordt zo’n pluim tegen de kust aangedrukt en er later weer een stukje vandaan getrokken. Deze dynamiek zorgt ervoor dat water van grotere dieptes naar de kust aangevoerd wordt. Als dit voor de Nederlandse kust gebeurt, krijgen we aanvoer van kouder water. Maar in Arctische gebieden is het dieper gelegen water vaak warmer dan het oppervlaktewater.”

Kan dit gejojo van zoetwaterpluimen echt een grote impact hebben op het ijs?
“Heel groot is de impact waarschijnlijk niet. Het is van een heel andere orde dan bijvoorbeeld het effect van global warming, maar het is toch weer een onderdeeltje van de puzzel. Klimaatmodellen neigen allemaal naar dezelfde uitkomsten en gebruiken allemaal dezelfde grootschalige processen die op de aarde plaatsvinden als input. Maar het is het zeker ook waard om kleinschaligere processen, zoals de zoetwaterpluimen, te bestuderen. Zoetwaterpluimen kunnen ook nog op een ander manier het klimaat beïnvloeden. Langs de continenten is een hele stroom van zoetwater – een aaneenschakeling van zoetwaterpluimen - afkomstig van rivieren. Deze zoetwaterstromen vormen, vanwege alle sedimenten en nutriënten die er in zitten, belangrijke ecosystemen. Veranderingen in die ecosystemen hebben invloed op de koolstofkringloop en dus het klimaat.”

U wilt graag meer onderzoek doen aan de waterstromen rondom het Arctisch gebied. Waarom boeit dat gebied u zo?
“Het is een fascinerend gebied. Als het ijs daar smelt kan dat misschien wel leiden tot heftigere stormen. Het raakt ons allemaal.”

U werkt veel samen met Shell. Waar bestaat deze samenwerking uit?
“Het betreft vooral projecten voor masterstudenten. Bijvoorbeeld onderzoek naar stromingen en de invloed daarvan op offshore platformen.”

U bent begaan met het Arctisch gebied. Tegelijkertijd werkt u samen met Shell, een bedrijf dat olie wil winnen in het Arctisch gebied, wat volgens milieuorganisaties het gebied ernstig kan schaden. Hebt u geen problemen met deze samenwerking?
Enigszins gepikeerd: “Nee, anders zou ik het niet doen. We werken samen met allerlei ingenieursbedrijven. We leiden ingenieurs op en hopelijk ingenieurs met verantwoordelijkheidsgevoel. Het is heel normaal dat we met Shell werken.”

Tot voor kort was u de enige vrouwelijke hoogleraar bij de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen. Is er een glazen plafond?
“Dat denk ik wel. We hebben een grote toestroom van studentes, dus daar ligt het niet aan. Maar ik denk dat het lage aantal vrouwelijke professoren vooral een erfenis uit het verleden is. Twintig jaar geleden was het waarschijnlijk heel moeilijk voor een vrouw om hier hoogleraar te worden. Nu is de situatie een stuk beter.”

CV

CV

CV

De Britse Julie Pietrzak studeerde oceanografie aan de University of Wales in Swansea en promoveerde daar ook, in 1987. Daarna was ze als onderzoeker werkzaam bij onder meer Delft Hydraulics, de University of British Columbia, het Danish Meteorological Institute en het Danish Hydraulic Institute and International Research Centre for Computational Hydrodynamics. In 1999 kwam
Pietrzak naar de TU Delft. Sinds 2000 is ze universitair hoofddocent bij de afdeling waterbouwkunde, vakgroep vloeistofmechanica van de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen. Vorig jaar werd ze benoemd tot Antoni van Leeuwenhoek (AvL)-hoogleraar, een hoogleraarschap bedoeld voor jonge excellente wetenschappers. AvL-hoogleraren geven nog geen leiding aan een sectie en kunnen zich daardoor volledig op onderwijs en onderzoek richten.