Remote sensing as a tool for assessing landslide impacts on coastal waters at Porchat Island (SE Brazil)

Kustwateren zijn zelden de stille, heldere spiegels die vaak op ansichtkaarten te zien zijn; het zijn dynamische, levende systemen waar land en zee voortdurend materialen uitwisselen. Wanneer het regent in een stad die op steile heuvels is gebouwd, stroomt water van het wegdek af, waarbij het aarde en puin opneemt voordat het in de oceaan spoelt. Deze instroom van sediment verandert de kleur en helderheid van het water, een proces dat bekend staat als troebelheid. In gezonde ecosystemen zijn deze veranderingen meestal geleidelijk, maar wanneer een aardverschuiving plaatsvindt, kan de verschuiving plotseling en massaal zijn, waarbij er in één enkel moment tonnen aarde in de zee wordt gestort. Wetenschappers weten al lang dat dergelijke gebeurtenissen voorkomen, maar het volgen ervan is moeilijk. Traditionele methoden vereisen dat onderzoekers met boten uitvaren en watermonsters verzamelen, een traag proces dat de piek van het evenement vaak mist. Tegenwoordig bieden satellieten die in een baan om de aarde draaien echter een ander perspectief; ze leggen hoogresolutiebeelden van het aardoppervlak vast, elke paar dagen of zelfs elke dag, waardoor we deze onderwaterpluimen bijna in realtime kunnen zien ontstaan, verspreiden en vervagen.

Op 29 april 2025 ontvouwde zich een dramatisch voorbeeld van deze interactie bij Porchat Island, een dichtbevolkt gebied aan de kust van São Paulo, Brazilië. Een waterleiding van het staatsbedrijf voor sanitaire voorzieningen barstte, waardoor een enorme hoeveelheid water op een steile, instabiele helling vrijkwam. De kracht van het water veroorzaakte een aardverschuiving, waarbij naar schatting 860.000 kubieke meter grond, rotsen en vegetatie werd verplaatst. Dit puin bleef niet op het land; het gleed de aangrenzende kustwateren in, waardoor een zichtbare wolk van sediment ontstond die zich over de baai verspreidde. Om precies te begrijpen hoe dit evenement de oceaan heeft veranderd, maakten onderzoekers gebruik van satellietbeelden, waarbij ze twee verschillende soorten sensoren gebruikten om het water vóór en na de breuk te monitoren. Hun doel was om te meten hoeveel het water troebeler werd, hoe diep het licht kon doordringen en hoe het sediment bewoog als reactie op de wind en de golven.

Het team gebruikte gegevens van twee satellietensystemen: Sentinel-2, dat elke vijf dagen gedetailleerde beelden levert, en PlanetScope, dat een dagelijks beeld van dezelfde locatie biedt met nog fijnere details. Door deze beelden te verwerken met gespecialiseerde software die ontworpen is om atmosferische interferentie te corrigeren, konden de wetenschappers de concentratie van zwevend materiaal in het water berekenen. Vóór de aardverschuiving, op 15 april, bevatte het water nabij het eiland gemiddeld 11,15 gram zwevend materiaal per kubieke meter. Na het evenement, op 2 mei, was dit aantal bijna verdubbeld naar 21,09 gram per kubieke meter. Het water werd ook aanzienlijk minder transparant. De diepte waarop een standaard witte schijf, bekend als een Secchi-schijf, gezien kon worden, daalde van 2,01 meter naar slechts 1,12 meter. Deze veranderingen waren het meest ernstig direct naast het eiland, terwijl de naburige baaien veel kleinere verschuivingen vertoonden, wat bevestigde dat de aardverschuiving de primaire bron van de verstoring was.

Een van de meest waardevolle aspecten van deze studie was de mogelijkheid om de beweging van de sedimentwolk in de loop van de tijd te volgen, een prestatie die mogelijk werd gemaakt door de dagelijkse beelden van de PlanetScope-satelliet. Op 30 april, de dag na de breuk, besloeg de sedimentpluim een gebied van 7,50 vierkante kilometer, een uitgestrekt gebied van troebel water dat vanuit het eiland uitwaaide. De wolk bleef echter niet lang groot. Tegen 2 mei was het getroffen gebied gekrompen tot 2,02 vierkante kilometer. Op 4 mei was de pluim niet langer zichtbaar op de satellietbeelden. Dit snelle verdwijnen kwam niet doordat het sediment verdween, maar door de natuurlijke krachten van de oceaan. Tijdens deze periode waren de wind en de golven relatief zwak, en de richting van de golven veranderde, waardoor het sediment naar het midden van de baai werd geduwd, waar lokale stromingen het materiaal verdunnen en verspreiden. De studie suggereert dat de natuurlijke energie van het water voldoende was om het sediment weer te mengen met de bredere oceaan, waardoor het oppervlak binnen enkele dagen weer helder werd.

De onderzoekers keken ook naar de biologische gezondheid van het water, waarbij ze specifiek chlorofyl-a maten, een pigment dat in algen voorkomt en wijst op de aanwezigheid van plantleven. Ze ontdekten dat de niveaus van dit pigment van dag tot dag varieerden, maar dat er geen duidelijke piek of daling was die rechtstreeks aan de aardverschuiving kon worden toegeschreven. De gegevens toonden aan dat de sedimentwolk niet onmiddellijk een massale algengroei of een plotselinge sterfte veroorzaakte, hoewel de wetenschappers opmerkten dat de aanwezigheid van zoveel modder soms de mogelijkheid van de satelliet om algen nauwkeurig te meten kan verstoren. Zonder directe watermonsters om te bevestigen wat er onder het oppervlak gebeurde, kon het team de satellietgegevens alleen interpreteren als relatieve veranderingen in plaats van absolute feiten. Ze merkten ook op dat de hevige regenval in de dagen voorafgaand aan de aardverschuiving de bodem mogelijk al verzadigd had, waardoor de grond zelfs voordat de pijp barstte onstabiel was, en dat de eerste beelden genomen op 30 april gedeeltelijk werden gehinderd door wolken, wat de metingen van de omvang van de pluim enigszins had kunnen verstoren.

Dit evenement benadrukt een kritieke kloof in hoe we kustmilieus monitoren. Conventionele monitoringsprogramma's vertrouwen vaak op geplande bezoeken die een plotselinge ramp volledig kunnen missen. In dit geval was de aardverschuiving een direct gevolg van het falen van de stedelijke infrastructuur in interactie met natuurlijke geologische risico's, een combinatie die steeds gebruikelijker wordt in kuststeden. De studie laat zien dat hoogresolutie remote sensing kan fungeren als een instrument voor snelle respons, waardoor autoriteiten precies kunnen zien waar de schade is, hoe ver deze zich verspreidt en hoe snel het opklaart. Hoewel het oppervlaktewater binnen een week zijn normale uiterlijk terugkreeg, waarschuwt de studie dat het sediment waarschijnlijk op de oceaanbodem is neergeslagen, waar de langetermijneffecten op de zeebodem en het mariene leven onbekend blijven. Het werk dient als een krachtige herinnering dat, hoewel satellieten ons veel kunnen vertellen over het oppervlak van de oceaan, het begrijpen van het volledige verhaal van een kustramp vaak vereist dat deze hoogtechnologische beelden worden gecombineerd met onderzoek ter plaatse.