Hva skjer med bakken ved hydraulisk frakturering og deponering av avløpsvann?

Avløpsvann fra olje- og gassutvinning er en kompleks blanding av såkalt «flowback water» og produsert vann, som naturlig finnes i samme geologiske formasjon som olje og gass. Når trykket fra fraktureringen slippes ut, strømmer en del av væsken som ble brukt til å sprekke opp berget, tilbake til overflaten, nå blandet med saltoppløst vann og mineraler fra skiferformasjonen. Dette vannet fortsetter å strømme opp i løpet av hele brønnens levetid. I noen tilfeller kan det renses og gjenbrukes, men oftest blir det pumpet ned igjen i dype deponeringsbrønner. Disse brønnene er vanligvis dypere enn både olje- og gassreservoarene, og dypere enn grunnvannet.

I Øst-Texas har man ved hjelp av InSAR observert overflatehevning som følge av væskeinjeksjon, og i Oklahoma har man observert både nedsynkning og lokale områder med heving. I nærheten av Drumright ble det registrert asymmetrisk, ikke-seismisk deformasjon langs en forkastning – et funn som forklarer fraværet av jordskjelv tross høy injeksjonsaktivitet. Disse observasjonene bekrefter at ikke bare seismiske data, men også deformasjon av bakken gir viktig informasjon for forståelse av risikobildet.

Mens væskedeponering tydelig påvirker bakkenivå og kan utløse jordskjelv, er overflatedeformasjonen ved selve hydraulisk frakturering vanligvis liten, grunnet mindre vannvolum. Likevel finnes det økende bevis for sammenhenger mellom hydraulisk frakturering og jordskjelv med styrke over Mw 4, blant annet i British Columbia, Alberta og Sichuan-bassenget i Kina. I enkelte tilfeller har dette ført til midlertidig stans i produksjon og betydelige økonomiske tap, samt økt offentlig uro og regulatoriske utfordringer.

Overvåking av bakken med InSAR gir ikke bare mulighet til å identifisere potensielle forkastningsaktiveringer, men også til å forstå reservoarets egenskaper, trykkendringer og miljøpåvirkning. Langsiktige dataserier, spesielt med metoder som SBAS og ISBAS, gjør det mulig å analysere selv små bevegelser i krevende miljøer preget av vegetasjon og snø. For eksempel ble det i Storbritannia analysert data fra 1992 til 2019 for å etablere en miljømessig basislinje før og etter frakturering. Resultatene viste at området var stabilt både før og under fraktureringsoperasjonene, men at slike målinger er essensielle for å kunne vurdere fremtidige effekter.

Langvarige satellittobservasjoner kombinert med seismiske data gir dermed en uerstattelig innsikt i underjordiske prosesser og tillater bedre modellering av risiko. Det er særlig viktig når aktivitetene flytter seg nærmere befolkede områder og når injeksjonsvolumene øker. Uten kontinuerlig og presis overvåking risikerer man å undervurdere både direkte farer og langsiktige geologiske konsekvenser. Derfor er det avgjørende å etablere en standard for miljømessig basislinje før ny aktivitet iverksettes, samt implementere systematisk overvåking av overflatedefor

Hvordan måles snødybde med moderne fjernmålingsmetoder, og hvilke utfordringer knyttes til nøyaktigheten?

Nøyaktigheten i måling av snødybde med satellitt- og luftbårne metoder er sterkt avhengig av referansehøyde-modeller (DEM) og sensorenes presisjon. Tidligere studier med ICESat-1 viste at usikkerheten i snødybde i stor grad skyldtes kvaliteten på de eksisterende DEM-ene, snarere enn selve satellittens vertikale nøyaktighet. En kritisk antakelse i slike analyser var at høstlige referanse-DEM-er var snøfrie ved innsamlingstidspunktet, noe som ofte stemmer i områder som Sør-Norge, men ikke i høye fjellområder som Himalaya. Der kan bakken være snødekt hele året, noe som gjør at målt snødybde ikke representerer total snødybde.

Lanseringen av ICESat-2 i 2018 markerte et betydelig teknologisk fremskritt. Instrumentet ATLAS ombord bruker en avansert LiDAR som kan registrere laserrefleksjoner på enkeltfoton-nivå, og deler hver laserpuls i seks stråler for tettere bakkedekning. Kombinert med radarhøyde-data fra ESA’s CryoSat-2, muliggjør dette svært presise snødybdemålinger over isdekket hav. Metoden bygger på differansen mellom ICESat-2’s måling av snøens overflate og CryoSat-2’s måling av snø-isen-grense, med dokumentert nøyaktighet under 5 cm. For å bedre samkjøringen av data har ESA justert CryoSat-2’s bane for å optimalisere tidsmessig overlapp med ICESat-2.

En sentral utfordring i både LiDAR og fotogrammetri er geolokasjonsnøyaktighet. Mange studier bruker stabile, snøfrie referansepunkter for å justere høyde-dataene, men slike punkter kan være vanskelige å finne i terreng med vegetasjonsdynamikk, frost heaving, permafrostbevegelser eller erosjon. Avanserte GPS/IMU-systemer i fly og droner kan redusere behovet for eksterne kontrollpunkter betydelig, spesielt når tidsforsinkelse mellom GPS-registrering og bildeopptak holdes under millisekunder.

Vegetasjon utgjør en betydelig feilkilde. Om sommeren kan høyt gress og busker vokse 10–50 cm over bakken, men bli presset ned under snøen om vinteren. Dette fører ofte til overestimering av snøfri overflate og dermed underestimering av snødybde. Feilmarginen knyttet til vegetasjon kan være rundt 10 cm og er vanskelig å korrigere, fordi vegetasjonshøyde varierer mye over korte avstander. Løsninger kan være å gjøre snøfrie undersøkelser når vegetasjonen er på sitt laveste, eller å bruke vegetasjonsklassifisering basert på ortofoto for å justere resultatene, men en robust metode finnes fortsatt ikke.

Bruk av høyoppløselige optiske satellittbilder for å lage DEM-er har også blitt utforsket. Fordelen med satellittdata er stor dekning, med områder over 1000 km², noe som gjør metoden spesielt egnet for utilgjengelig terreng som bratte fjellområder. Stereobilder fra satellitter som Pléiades eller WorldView kan ha en nøyaktighet i størrelsesorden desimeter over isdekkede og fjellrike områder, men dette er mindre nøyaktig enn fly- og bakkebaserte metoder og kan være utilstrekkelig i områder med tynn snø. Store ulemper ved optisk satellittmåling er manglende evne til å trenge gjennom skyer og utfordringer med skygger, som skaper problemer for bildekorrelering og kan introdusere betydelige feil. I tillegg er mange slike satellitter kommersielt drevet, noe som kan gjøre kostnadene høye for forskere.

Det er vesentlig å forstå at hver metode har sine begrensninger, og at kombinasjon av ulike teknologier ofte gir de mest pålitelige resultatene. Usikkerheter i høydeinformasjon, vegetasjonsdynamikk, atmosfæriske forhold, og sensorenes tekniske egenskaper må alle vurderes nøye. Videre krever nøyaktig snødybdemåling også kunnskap om lokale forhold som snødekkevariasjoner over sesongen, og hvordan terreng og vegetasjon påvirker målingene.