Överst till vänster och nere till höger är Google Earth-satellitbilder av Brumadinho-avfallsdammen tagna före och efter kollapsen den 25 januari 2019. Uppe till höger och längst ner till vänster visar första rörelse över dammen (röda och gula färger), som forskarna analyserade för att finna att kollapsen kunde ha förutsetts. Kredit:University of Nottingham
En av Brasiliens värsta miljökatastrofer – en dammkollaps som också dödade mer än 200 människor – kunde ha förutsetts med den senaste satellitradartekniken, enligt en ny studie från University of Nottingham och Durham University.
Den uppmärksammade katastrofen ägde rum den 25 januari 2019 vid en avfallsdamm nära järnmalmsgruvan Córrego doFeijão, nära staden Brumadinho, i delstaten Minas Gerais, sydöstra Brasilien.
När dammen rasade, det orsakade en ström av slam som täckte omgivande land; ta liv, förstöra hem och uppehälle och förorena floder med giftigt material.
Ägs av Vale, Brasiliens största gruvbolag, avfallsdammen användes i mer än 40 år för att hålla avfall från gruvan. Även om det inte är ovanligt att sådana dammar rör sig när mer material läggs till och det komprimeras och skiftar, accelererad rörelse bör inte ske; det är en föregångare till att misslyckanden kommer att inträffa. Brumadinho var den andra Vale-ägda gruvdammen som kollapsade under de senaste åren och ett av många allmänt rapporterade misslyckanden över hela världen.
Det finns en växande oro för stabiliteten hos denna speciella typ av damm och ett betydande antal behöver förbättrad övervakning säger huvudförfattaren assisterande professor Stephen Grebby från Nottingham Geospatial Institute vid universitetet.
Dr Grebby, en expert på att kartlägga jordens yta från rymden, sa:"De flesta gruvföretag förlitar sig för närvarande på markbaserade sensorer för att övervaka stabiliteten hos dammar. dessa erbjuder vanligtvis en otillräcklig täckning av mätningar över hela dammen, vilket kan göra det svårt att upptäcka rörelser eller andra tecken på nöd."
Att använda InSAR (satellitradaravbildning) för att kontrollera små markrörelser i och runt dammar är inte aktuell standardpraxis och detta är något som Dr. Grebby skulle vilja se förändras.
Han samarbetade med Durham University och University of Nottingham spin-out företaget Terra Motion Ltd i studien för att identifiera huruvida misslyckande vid Brumadinho kunde ha förutsetts.
De använde en avancerad InSAR-teknik som kallas Intermittent Small Baseline Subset (ISBAS), utvecklad av University of Nottingham och Terra Motion, som kan hjälpa till att övervinna begränsningarna när man använder några av de mer konventionella InSAR-teknikerna över vegeterad terräng. En annan fördel med denna teknik, över sensorer på marken, är den ser ner från ovan och ger en mer komplett bild av markrörelser med noggrannhet på millimeternivå.
Dr. Grebby tillägger:"Våra ISBAS InSAR-resultat avslöjade att olika delar av dammen rörde sig i olika takt och några av dessa sågs accelerera plötsligt under de två månaderna före kollapsen. Trots att dammen övervakades av gruvbolaget med standard tekniker utan uppenbar varning, våra analyser av prekursorrörelsen visar att tidpunkten för kollapsen var förutsägbar.
"Om den övervakas rutinmässigt, använder ISBAS InSAR-tekniken, feldatumet kunde ha förutsetts inom en vecka efter att det inträffade. Avgörande, denna förutsägelse skulle ha varit möjlig omkring 40 dagar före kollapsen, ger tid för en varning om att dammen håller på att bli instabil. Detta kunde ha lett till mer djupgående övervakning eller andra begränsningsåtgärder för att förhindra förlusten av liv och miljökatastrof som tragiskt utspelade sig."
De fullständiga resultaten har just publicerats i tidningen "Avancerad analys av satellitdata visar markdeformationsprekursorer till Brumadinho Tailings Dam kollaps" i tidskriften Nature Kommunikation Jord &Miljö .
Professor David Toll, Meddirektör för Institute for Hazard, Risk and Resilience vid Durham University, sa "Identifierar en acceleration av markrörelser under en period av vätning, precis innan misslyckandet, hjälpte till att bekräfta den förväntade felmekanismen. Kollapsen av avfallsdammen kan förklaras av att suget i avfallet bidrar till inre påfrestningar som kan inducera statisk kondensation i de spröda materialen."
Professor Jon Gluyas, Verkställande direktör för Durham Energy Institute vid Durham University sa, "Den nya användningen av InSAR-satellitdata för att övervaka dammarnas stabilitet är ett verkligt genombrott eftersom det innebär att du inte behöver instrumentera marken i och runt dammen för att övervaka den. Övervakningen är alltså inte längre enbart i händerna på driftbolaget."
Dr Andrew Sowter, CTO för Terra Motion Limited och uppfinnare av ISBAS avancerade InSAR-teknik sa, "Detta arbete skulle inte ha varit möjligt utan tillgången till gratis satellitdata från Sentinel-1-uppdraget som har global räckvidd och är hållbar under överskådlig framtid. Tillsammans med det innovativa tillvägagångssättet som beskrivs i detta dokument och våra unika InSAR-produkter, detta innebär att ett lågkostnadsoperativt fjärrövervakningssystem för avfall är inom räckhåll på lokala, regional och till och med nationell skala var som helst i världen."
Forskarna vill nu utveckla tekniken som en mjukvara som kan erbjudas gruvindustrin, som letar efter en pålitlig, tidig varningssystem för att förutsäga risken för överhängande kollaps vid svansdammar. I kombination med marksensorer, Dr. Grebby ser avancerade InSAR-tekniker som ett värdefullt tillägg till övervakningsverktygslådan för att evakuera och skydda liv.
