Brasiliansk dæmningskollaps kunne have været forudsagt med den rigtige overvågningsteknologi, undersøgelse finder

En af Brasiliens værste miljøkatastrofer - et dæmningskollaps, der også dræbte mere end 200 mennesker - kunne have været forudset med den nyeste satellitradarbilledteknik, ifølge en ny undersøgelse fra University of Nottingham og Durham University.

Den højt profilerede katastrofe fandt sted den 25. januar 2019 ved en tailings-dæmning nær jernmalmminen Córrego doFeijão, tæt på byen Brumadinho, i staten Minas Gerais, det sydøstlige Brasilien.

Da dæmningen kollapsede, det fik en strøm af slam til at dække omkringliggende land; tager liv, ødelægger hjem og levebrød og forurener floder med giftigt materiale.

Ejes af Vale, Brasiliens største mineselskab, tailings-dæmningen blev brugt i mere end 40 år til at holde affald fra minen. Selvom det ikke er ualmindeligt, at sådanne dæmninger flytter sig, efterhånden som mere materiale tilføjes, og det komprimeres og forskydes, accelereret bevægelse bør ikke ske; det er en forløber for, at fejl vil opstå. Brumadinho var den anden Vale-ejede minedæmning, der kollapsede i de seneste år, og en af ​​mange vidt rapporterede fejl på verdensplan.

Der er voksende bekymringer om stabiliteten af ​​denne særlige type dæmning, og et betydeligt antal har brug for forbedret overvågning, siger hovedforfatter adjunkt Stephen Grebby fra Nottingham Geospatial Institute ved universitetet.

Dr. Grebby, en ekspert i at kortlægge jordens overflade fra rummet, sagde:"De fleste mineselskaber er i øjeblikket afhængige af jordbaserede sensorer til at overvåge stabiliteten af ​​dæmninger. disse giver typisk en utilstrækkelig dækning af målinger over hele dæmningen, som kan gøre det svært at opdage bevægelse eller andre tegn på nød."

Anvendelse af InSAR (satellit radar imaging) til at kontrollere for små jordbevægelser i og omkring dæmninger er ikke aktuel standardpraksis, og det er noget, Dr. Grebby gerne vil se ændret.

Han samarbejdede med Durham University og University of Nottingham spin-out-virksomheden Terra Motion Ltd om undersøgelsen for at identificere, om fejl ved Brumadinho kunne have været forudset.

De brugte en avanceret InSAR-teknik kaldet Intermittent Small Baseline Subset (ISBAS), udviklet af University of Nottingham og Terra Motion, som kan hjælpe med at overvinde de begrænsninger, man står over for, når man bruger nogle af de mere konventionelle InSAR-teknikker over vegeteret terræn. En anden fordel ved denne teknologi, over sensorer på jorden, er det ser ned fra oven og giver et mere komplet billede af jordens bevægelser med millimeter-niveau nøjagtighed.

Dr. Grebby tilføjer:"Vores ISBAS InSAR-resultater afslørede, at forskellige områder af dæmningen bevægede sig med forskellige hastigheder, og nogle af disse blev set at accelerere pludseligt i løbet af de to måneder forud for kollapset. På trods af at dæmningen blev overvåget af mineselskabet ved hjælp af standard teknikker uden nogen synlig advarsel, vores analyser af den foreløbige bevægelse indikerer, at tidspunktet for sammenbruddet var forudsigeligt.

"Hvis det overvåges rutinemæssigt, ved hjælp af ISBAS InSAR-teknikken, fejldatoen kunne have været forudset til inden for en uge efter det skete. Afgørende, denne forudsigelse ville have været mulig omkring 40 dage før sammenbruddet, giver tid til at advare om, at dæmningen var ved at blive ustabil. Dette kunne have ført til mere dybdegående overvågning eller andre afbødende foranstaltninger for at afværge tab af menneskeliv og miljøkatastrofer, der tragisk udspillede sig."

De fulde resultater er netop blevet offentliggjort i papiret "Avanceret analyse af satellitdata afslører jorddeformationsforstadier til Brumadinho Tailings Dam-kollaps" i Nature journal Kommunikation Jord &Miljø .

Professor David Toll, Meddirektør for Institute for Hazard, Risiko og modstandsdygtighed ved Durham University, sagde "Identifikation af en acceleration af jordbevægelser i en periode med befugtning, lige før fiaskoen, hjalp med at bekræfte den forventede fejlmekanisme. Sammenbruddet af tailings-dæmningen kan forklares ved, at en sugning i tailings bidrager til interne belastninger, der kunne inducere statisk væskedannelse i de sprøde materialer."

Professor Jon Gluyas, Den administrerende direktør for Durham Energy Institute ved Durham University sagde, "Den nye brug af InSAR-satellitdata til at overvåge stabiliteten af ​​dæmninger er et reelt gennembrud, da det betyder, at du ikke behøver at instrumentere jorden i og omkring dæmningen for at overvåge den. Overvågning er således ikke længere udelukkende i hænderne på driftsselskabet."

Dr. Andrew Sowter, CTO for Terra Motion Limited og opfinder af ISBAS avancerede InSAR-teknik sagde, "Dette arbejde ville ikke have været muligt uden tilgængeligheden af ​​gratis satellitdata fra Sentinel-1-missionen, som har global rækkevidde og er bæredygtig i en overskuelig fremtid. Sammen med den innovative tilgang beskrevet i dette papir og vores unikke InSAR-produkter, dette betyder, at et billigt operationelt fjernaffaldsovervågningssystem er inden for rækkevidde på lokale, regionale og endda nationale skalaer overalt i verden."

Forskerne søger nu at udvikle teknologien som en software, der kan tilbydes mineindustrien, som leder efter en pålidelig, tidligt varslingssystem til at forudsige risikoen for forestående kollaps ved haledæmninger. Kombineret med jordsensorer, Dr. Grebby ser avancerede InSAR-teknikker som en værdifuld tilføjelse til overvågningsværktøjskassen til at evakuere og beskytte liv.