KEM-04 Data gedreven studie naar effect van 3D geologie van Groningen op de voortplanting van grondbewegingen

Het doel van het project is om meer inzicht te krijgen in de kenmerken van geïnduceerde aardbevingen en met name de niet-uniforme voortplanting van seismische golven en hun effecten op de seismische structurele respons aan het oppervlak in Groningen, en om mogelijke strategieën voor modelverbetering te identificeren.

Het onderzoek moet gebruikmaken van empirische analyse, met name op basis van de 3D-seismologische gegevens van de nieuwe seismische oppervlaktnetwerken en mogelijk 3D-numerieke simulaties van golfvoortplanting door complexe media om onderscheidende kenmerken te identificeren. Dit moet leiden tot een beter begrip van de variërende horizontale en verticale grondbewegingen in Groningen als gevolg van geïnduceerde seismische activiteit.

De resultaten van het project zullen worden gebruikt om het bestaande grondbewegingsvoorspellingsmodel (GMPE) van NAM, de exploitant van het gasveld in Groningen, te valideren en/of te verbeteren en om relevante tijdreeksen af te leiden voor vragen op het gebied van aardbevingstechniek, dat wil zeggen de seismische risicobeoordeling voor Groningen.

VOLLEDIGE ONDERZOEKSVRAAG

Het eindrapport werd in 2020 opgeleverd:

EINDRAPPORT KEM-04 PROJECT en bijlagen RAPPORT B met ANNEX, RAPPORT C, RAPPORT D en RAPPORT E.

Het KEM-04-project behandelt een aantal zeer belangrijke kwesties met betrekking tot de seismische risicobeoordeling voor Groningen. Grondbewegingsmodellering (GMM) levert een belangrijke bijdrage aan de onzekerheid in de uiteindelijke gevaren- en risicoresultaten en de waargenomen inconsistenties tussen waargenomen grondbewegingen en GMM gebruikt in V5 zijn zorgwekkend. De resultaten van KEM-04 zijn zeer relevant voor een beter begrip van waarnemingen, voor het beperken van onzekerheden en voor het karakteriseren van ruimtelijke variabiliteit in grondbewegingsvelden.

Belangrijk is dat KEM-04 op overtuigende wijze heeft aangetoond dat 3D-fysica-gebaseerde numerieke benaderingen voor het karakteriseren van aardbevingsgrondbewegingen haalbaar zijn en een diagnostisch hulpmiddel kunnen zijn om de relevantie van specifieke geologische omstandigheden te begrijpen. Empirische groene functies en 3D-simulaties kunnen dus een aanvulling vormen op bestaande 1D-benaderingen en moeten worden meegenomen in de Groningen GMM V6 en V7. De gepresenteerde KEM-04-modelvergelijkingen en gekalibreerde grondbewegingssimulaties behoren tot de meest geavanceerde studies van dit type die wereldwijd zijn uitgevoerd. Het is nu denkbaar dat op fysica gebaseerde simulaties een superieur alternatief zijn voor GMM in gebieden met zeer gedetailleerde geologische/geofysische modellen, waardoor de onzekerheden in GMM mogelijk worden verminderd. Fysisch gebaseerde simulatie kan superieur zijn bij opschaling naar grotere magnitudes en naar kortere afstanden, en de resultaten van KEM-04 in dit opzicht zijn bemoedigend; er is echter aanzienlijk meer onderzoek en rekenkracht nodig om een volledige probabilistische GMM te bouwen die onzekerheden adequaat weergeeft. Er zou ook meer aandacht moeten worden besteed aan het effect van niet-lineaire grondbewegingen om opschaling te begrijpen.

KEM-04 heeft het belang benadrukt van heterogeniteiten zoals zoutkoepels – die voorkomen in het zuidelijke deel van het Groningenveld – bij het vormgeven en versterken van grondbewegingsvelden, en het relatief geringere belang van Peelo-valleien. Beide zijn belangrijke bevindingen. Het effect van beide geologische heterogeniteiten kan de verschillende reacties op korte afstanden (<500 m) niet verklaren.

Op basis van hun analyse heeft KEM-04 ook een groot aantal aanbevelingen gedaan, waaronder prioriteiten en een beoordeling van de inspanningen. Dit zijn belangrijke suggesties die zullen helpen bij het structureren van toekomstige onderzoeksbehoeften en de bredere context van de HRA en de modeltrein. Een bredere gevoeligheidsanalyse kan helpen bij het vaststellen van overkoepelende prioriteiten voordat aanvullend KEM-onderzoek en HRA-ontwikkelingen worden toegewezen.

Samenvattend levert KEM-04 een belangrijke bijdrage aan het vergroten van het inzicht in GMM in Groningen en vormt het een positief voorbeeld van KEM-gerelateerd toegepast onderzoek.

Het project en de resultaten ervan zijn geëvalueerd door het wetenschappelijk panel van KEM.

PROJECT EVALUATIE

Over het algemeen heeft het KEM-04-projectteam hoogwaardige resultaten opgeleverd die de onderzoeksvragen zeer gedetailleerd behandelden en op bepaalde punten de verwachtingen ruimschoots overtroffen.

Het praktische resultaat van het project heeft gezorgd voor:

- een beter inzicht in het potentieel en de beperkingen van op 3D-volledige golfvormen gebaseerde modelleringsbenaderingen voor het begrijpen van waargenomen – en het modelleren van toekomstige – aardbevingsbewegingen. Gezien de gedetailleerde geologische en geofysische kennis van het gebied heeft KEM-04 aangetoond dat deze opkomende technieken een haalbaar alternatief vormen om de effecten in de buurt van de bron en gebeurtenissen met een grotere magnitude beter te begrijpen.

- de kwantificering van de effecten van zoutkoepels en Peelo-structuren op het 3D-seismische golfveld en op de PGA- of PGV-waarden aan het aardoppervlak, waaruit blijkt dat deze geologische heterogeniteiten geen verklaring vormen voor lokale (<500 m) variaties in PGA-anomalieën.

Er zijn twee wetenschappelijke artikelen over het KEM-04-onderzoek ingediend voor publicatie, evenals de antwoorden op specifieke vragen van het publiek in Groningen.

Op 28 januari 2021 werd een gezamenlijk KEM-DeepNL-colloquium gehouden. Twee presentaties van het KEM-04-team kunnen worden bekeken via de respectieve links: Prof. Roberto Paolucci (KEM-04 resultaten van 3D numerieke simulaties van aardbevingsbewegingen in Groningen) en Dr. Gabriele Ameri (Geselecteerde resultaten van KEM-04 gericht op 3D-grondbewegingseffecten).