Door bodemdaling zakt de grond weg onder onze voeten

Geologie Meer dan een miljard mensen wonen in gebieden waar de bodem sterk daalt, soms decimeters per jaar. Met alle gevolgen voor gebouwen en wegen.

In Jakarta is de bodemdaling zeer sterk. Een moskee is verzwolgen door de zee. Een muur moet het water buiten houden.
In Jakarta is de bodemdaling zeer sterk. Een moskee is verzwolgen door de zee. Een muur moet het water buiten houden. Foto Cynthia Boll

Bij ‘een grote bedreiging voor kustgebieden’ zullen veel mensen denken aan de stijgende zeespiegel. Maar er is een ander, vaak groter probleem: een dalende bodem, veroorzaakt doordat de mens er te veel grondwater uit oppompt. Op ten minste tweehonderd locaties, in 34 landen, is zulke bodemdaling de afgelopen eeuw waargenomen, aldus een eerste wereldwijde analyse, die begin deze maand in Science is gepubliceerd. Het effect blijkt makkelijk tien keer zo groot, en soms nog veel meer, dan de huidige stijging van de zeespiegel, die drie tot vier millimeter bedraagt.

Voor het overstromingsrisico speelt juist die daling dan een prominente rol. Denk aan Jakarta, waar delen van de stad met tien tot vijftien centimeter per jaar zakken. Met name het noordelijk deel loopt steeds vaker onder water. Mede daarom heeft de Indonesische regering vorig jaar besloten de hoofdstad te verplaatsen, naar Borneo.

In de Verenigde Staten is de San Joaquin Valley in Californië het gebied dat het meest is gezakt. Het is een productief landbouwgebied. In 1977 lag de bodem ruim negen meter lager dan in 1925. Er zijn weinig foto’s die het zo invoelbaar maken als die van geoloog Joseph Poland die ergens in deze vallei bij een elektriciteitspaal staat waarop drie bordjes de hoogte van de bodem in 1925, 1955 en 1977 aangeven. En nog steeds is het proces van daling hier gaande. Het wordt waarschijnlijk verergerd door de toenemende droogtes in Californië.

Maar het kan nog erger. Mexico-Stad spant de kroon, met een daling van inmiddels meer dan twaalf meter. Het maakt meteen duidelijk dat het fenomeen zich niet alleen in kustgebieden voordoet. Enkele van de snelst zinkende gebieden bevinden zich in Iran. Ze dalen met twintig tot dertig centimeter per jaar. Voorbeelden zijn de vlakte van Teheran en de vlakte van Rafsanjan. Die laatste ligt in centraal Iran, waar excessief veel water wordt gebruikt voor de teelt van met name pistache.

Beschadigde kathedraal

Daarom is overstroming ook niet het enige gevaar. Als een bodem over enkele tot honderden meters ongelijk zakt, kan het huizen en infrastructuur beschadigen – de kathedraal van Mexico-Stad is er een voorbeeld van. En als het volume grondwater afneemt, kan de concentratie vervuilingen of zout erin te hoog worden om het water nog te gebruiken. Waardoor er tekorten ontstaan. Ook kunnen er brede, kilometers lange scheuren ontstaan in bodems waar te veel grondwater aan is onttrokken. Met daaropvolgende schade aan huizen, wegen, pijpleidingen, dammen, mensen, dieren. „Zulke fissures zijn bijvoorbeeld bekend van Arizona”, zegt geoloog Gilles Erkens, een van de auteurs van het artikel, en werkzaam bij kennisinstituut Deltares en de Universiteit Utrecht. „Ik heb ze met eigen ogen gezien in een dorp net buiten Shanghai. Enorme scheuren, dwars door het dorp. Huizen waren ontzet. Het dorp was inmiddels verlaten.”

Een huis in Jakarta waar water is binnengelopen. De wijk stroomt soms over doordat de bodem is gedaald. Foto Cynthia Boll

De nu ruim tweehonderd verzamelde locaties zijn gebaseerd op wat de onderzoekers in de wetenschappelijke literatuur konden vinden. Ze vermoeden dat er veel meer plekken zijn waar het proces zich, nog ongedocumenteerd, afspeelt. „Over Afrika hebben we nauwelijks informatie”, zegt Erkens. Daarom brachten de onderzoekers de typische kenmerken van de tweehonderd bekende locaties in kaart. „Ze hebben bijvoorbeeld een lage helling. En een slappe grond, dus met veel zand of klei”, zegt Erkens. Het klimaat is er gematigd of droog, met aanhoudende droge periodes. En het grondwater wordt sneller onttrokken dan het zich weer aanvult. Op basis van de typische kenmerken maakten ze een wereldkaart met gebieden die gevoelig zijn voor bodemdaling. Een hoog tot zeer hoog risico geldt voor in totaal 2,2 miljoen km2 – omgerekend 1,6 procent van het wereldwijde landoppervlak. In die gebieden wonen 1,2 miljard mensen, van wie ruim de helft in lage-inkomenslanden. En juist deze landen, schrijven de onderzoekers, zijn moeilijker in staat maatregelen te treffen tegen bodemdaling.

Poreuze lagen

De analyse kijkt ook nog vooruit, naar 2040. Dan zullen er naar verwachting 1,6 miljard mensen aan bodemdaling worden blootgesteld. Waarvan er dan 635 miljoen in overstromingsgevoelige gebieden wonen.

Bodems die makkelijk dalen, legt Erkens uit, kenmerken zich door een afwisseling van poreuze en minder poreuze lagen. De poreuze lagen (aquifers) zijn zandig, de minder poreuze lagen (aquitards) zijn juist kleiig. „De mens onttrekt het water aan de zandige lagen”, zegt Erkens. Door de drukdaling stroomt er water vanuit omliggende, minder poreuze, kleiige delen naar de poreuze laag. Waardoor ook de druk in die kleiige lagen daalt. Het zijn vooral deze lagen die volume verliezen en samengedrukt worden, zegt Erkens. „Want klei heeft een grotere compactiepotentie dan zand, en kan veel meer samengedrukt worden dan het korrelige zand.” En eenmaal samengedrukt laten de kleideeltjes (plaatjes) zich maar moeilijk weer in hun oorspronkelijke positie brengen. Als je weer water in de bodem laat stromen, zegt Erkens, dan zal die maar deels terugveren. „Samengedrukte klei is vrij inelastisch materiaal.”

Op de wereldkaart kleuren twee gebieden rood – daar is een zeer hoog risico op bodemdaling. Het eerste gebied is de omgeving van Beijing. „Dat is landbouwgebied, net buiten de stad”, zegt Erkens. Daarnaast kleurt het hele noorden van India rood. Erkens: „Net voor de Himalaya bevinden zich uitgestrekte, vlakke bekkens gevuld met zandige of kleiige grond.”

Een land dat vaak wordt genoemd in de analyse is Nederland. Door bodemdaling bevindt inmiddels een kwart van het land zich onder de zeespiegel. En meer dan 30 procent van de bevolking, net als in Bangladesh, Egypte en Italië. Qua potentiële impact en schade zit Nederland in de topzeven, samen met onder andere de Verenigde Staten, China en Italië.

De vissershaven van Jakarta.
Foto Cynthia Boll
De vissershaven van Jakarta.
Foto Cynthia Boll

In Nederland spelen meerdere processen die voor bodemdaling zorgen, zegt Erkens. „Dat maakt het erg complex.” In veengebieden worden de weilanden gedraineerd, om te voorkomen dat ze te nat worden en de koeien erin wegzakken. De bovenste laag veen komt dan in aanraking met zuurstof uit de lucht. Het veen oxideert – een proces waarbij veel CO2 vrijkomt – waarbij de bodem zakt. In stedelijke veen- of kleigebieden is het vaak puur het gewicht van alle gebouwen en wegen dat de slappe grond samendrukt. Een ander, recent proces speelt op kleiige grond, als gevolg van droogte. Erkens: „Kleilagen die nooit zijn blootgesteld aan droogte, kunnen krimpen. Als het weer natter wordt, zwellen ze weer. Met name huizen met een ondiepe fundering kunnen daardoor schade oplopen.”

Bodemdaling hoeft geen blijvend probleem te zijn. Nadat in Tokio de daling in de vorige eeuw was opgelopen tot in totaal 4 meter, stelde het land in de jaren 70 nieuw beleid op. Er kwamen beperkingen op het onttrekken van grondwater. In de omgeving van de stad werden grote zoetwaterreservoirs aangelegd. „En er was veel nadruk op zuiniger watergebruik”, zegt Erkens.

Shanghai doet het weer anders. Daar is een maximum aan de meerjarig gemiddelde bodemdaling gesteld van zes millimeter per jaar. En in Bangkok, weet hij, probeert men het grondwatergebruik te sturen via de prijs. „En allemaal hebben ze een uitgebreid systeem opgezet voor metingen, monitoring en modelleren.”

Rijk aan voedingsstoffen

In Nederland begint zo’n systeem net van de grond te komen, zegt Erkens. Voor het veenweidegebied is vorig jaar een groot onderzoeksprogramma (onder de naam NOBV) gestart, dat hij coördineert. „In steden wordt nog weinig gemeten. En met het droogteprobleem staan we nog aan het begin.”

De tijd dringt trouwens voor dat onderzoek in het veenweidegebied, legt Erkens uit. De twee jaar geleden aangenomen Klimaatwet stelt dat in 2050 de uitstoot van broeikasgassen in Nederland met 95 procent moet zijn teruggedrongen ten opzichte van de uitstoot in ijk-jaar 1990. „Dus het veenweidegebied moet tegen die tijd zo’n beetje klimaatneutraal zijn”, zegt Erkens. En daar zit een addertje onder het gras. De uitstoot van CO2 is weliswaar naar beneden te krijgen door in veenweidegebieden het grondwaterpeil te verhogen – zodat oxidatie van het veen wordt tegengegaan.

Maar het peil mag ook weer niet té hoog komen. Want de bovenste bodemlaag is rijk aan voedingsstoffen, mede door de mest of de kunstmest die erop is aangebracht. Speciale (anaerobe) bacteriën zetten de voedingsstoffen dan om, en bij dat zuurstofloze proces komt juist methaan vrij, een ander sterk broeikasgas.

De vraag is dus: waar ligt het optimum? Tot welke hoogte mag je veenweide vernatten? Op vijf locaties lopen inmiddels experimenten, en dit jaar komen er nog vijf bij, zegt Erkens. „We moeten dat in vliegende haast zien uit te vinden. Binnen één boerengeneratie.”