Dit artikel wil ik wijden aan het fenomeen ‘voorland principe’, een fenomeen dat nog niet als zodanig bekend is binnen de wetenschap en dat ik daarom hierbij als zodanig munt en voorstel toe te voegen aan het wetenschappelijk begrippenkader.
De naam ‘voorland principe’ heb ik afgeleid van het verschijnsel ‘voorlandbekken’ dat het gevolg kan zijn van gebergtevorming. Hierover meer onder het kopje ‘Gebergtevorming en voorlandbekkens’. Het ‘voorland principe’ heeft betrekking op bepaalde geologische, meteorologische en hydrologische gebeurtenissen op een omvangrijke en daardoor soms catastrofale schaal.
Het ‘voorland principe’ vertegenwoordigt voor een waarnemer ter plekke het plaatsvinden van een tegengestelde activiteit of energie direct voorafgaande aan en/of na een omvangrijke gebeurtenis. Daarbij is er voor de waarnemer ter plekke sprake van een duidelijk verschil in activiteit of energie in vergelijking met de tijd of lokatie verder voorafgaande aan of verder na deze gebeurtenis. Het gaat dus specifiek om een dip ten opzichte van de basislijn, -activiteit of -energie verder voorafgaande aan en/of verder na een omvangrijke gebeurtenis.
Gebergtevorming, buienvorming en tsunamivorming vertegenwoordigen het drietal gebeurtenissen die duiden op het bestaan van het ‘voorland principe’ als gemeenschappelijk fenomeen.
Hoewel het geenszins een alledaags fenomeen betreft, blijkt het toch verre van zeldzaam. De vermoedelijke reden dat het ‘voorland principe’ als gemeenschappelijk fenomeen niet eerder door de wetenschap is opgemerkt, is het gevolg van de complexe en diverse omstandigheden waaronder dit fenomeen zich manifesteert.
Gebergtevorming ten gevolge van botsende of subducerende tektonische platen kan resulteren in zgn. voorlandbekkens parallel aan één of beide zijden van de gebergte- of frontale zone. Voor de Alpen houdt dit in dat er aan zowel de noordzijde als zuidzijde van de alpenrand een voorlandbekken te vinden is.
Eén potentiële ontstaanswijze van voorlandbekkens ontstaat als gevolg van de verlaging van een deel van de aardkorst door korstverdikking binnen de gebergte- of frontale zone i.c.m. de zwaartekracht. Deze korstverdikking i.c.m. de zwaartekracht doet de aardplaat – drijvend op de bovenste aardmantel – feitelijk concaaf (hol) buigen. Hierdoor wordt de aardplaat tot aan voorbij de randen van het gebergte omlaag gedwongen, resulterend in zgn. voorlandbekkens. Dit type manifesteert zich o.a. in de Alpen en is een gevolg van de opwaartse kracht die de bovenste aardmantel uitoefent overeenkomstig de Wet van Archimedes.
Een andere potentiële ontstaanswijze van voorlandbekkens ontstaat – simultaan met eerder genoemde korstverdikking i.c.m. de zwaartekracht – als gevolg van de subductie van de ene aardplaat onder de andere aardplaat. Door de hierop volgende stijging van magma kunnen er verderop op de andere aardplaat vulkanische eilanden dan wel een vulkanisch gebergte ontstaan met korstverdikking tot gevolg. Daarnaast trekt de subducerende aardplaat de rand van de andere aardplaat als het ware mee naar onderen. Het gevolg is vaak een ondiepe zee op de uiterste rand van de continentale aardplaat.
Aan de andere kant van de eilanden of het gebergte kan de convectie binnen de aardmantel die het gevolg is van de subductie eveneens bijdragen aan een voorlandbekken. Deze ontstaanswijzen manifesteren zich hoofdzakelijk daar waar een oceanische plaat onder een continentale plaat duikt. Goede voorbeelden hiervan betreffen de ondiepe zeeën oostelijk en westelijk van Japan.
Voorlandbekkens staan bekend onder veel verschillende namen en kunnen op verschillende wijzen ontstaan. Hoe de naam of ontstaanswijze ook is, het potentiële eindresultaat is een hoofdzakelijk ten opzichte van de verder verwijderde omgeving van vulkanische eilanden of (vulkanisch) gebergte lokaal verlaagde oppervlakte: het voorlandbekken.
Het bijzondere aan dit verschijnsel is dat een fysisch hoog-energetisch proces leidend tot gebergtevorming zich aan de randen potentieel tegengesteld kan gedragen voor een waarnemer ter plekke. Datgene is exact wat ik beschouw en munt als het ‘voorland principe’.
In relatie tot bepaalde meteorologische processen bestaat er – al dan niet bewust – zelfs een spreekwoord voor het ‘voorland principe’. De zgn. stilte voor de storm refereert aan de relatieve rust die vaak aan buien of stormen vooraf gaat. Dit gaat tevens op voor orkanen, hurricanes of cyclonen, die feitelijk niets anders zijn dan een verzameling van ronddraaiende of convergerende buien. Deze relatieve rust is echter niet slechts toepasselijk ten opzichte van de buien of de stormen zelf – want dat is op zichzelf vrij logisch – maar vaak eveneens ten opzichte van de periode verder voorafgaand eraan en/of verder erna.
Er is hier sprake van een hoog-energetisch proces en wel onder de noemer van lokale of regionale convectie. De opstijgende lucht binnen de buien of stormen heeft tot gevolg dat de lucht aan de randen van deze systemen wel moet neerdalen. Dalende lucht is het equivalent van hoge druk en zorgt over het algemeen voor relatief rustige weersomstandigheden.
Wederom dus een fysisch hoog-energetische gebeurtenis op een omvangrijke en daardoor soms catastrofale schaal, die tot gevolg kan hebben dat er aan de randen van het systeem voor een waarnemer ter plekke een potentieel tegengesteld proces ten opzichte van de gebeurtenis zelf plaatsvindt.
Wanneer tsunami’s zich in ondieper water begeven, wordt de energie van de door een onderwaterbeving, (onderwater)aardverschuiving, gletsjerverschuiving, onderzeese vulkanische uitbarsting of door een meteoriet opgelichte waterkolom omgezet in een evenredige verhoging van de gestaag ondiepere waterkolom. Wanneer een tsunami een kustregio nadert, zullen de tsunamigolven zich daarom tot buitengewone proporties oprichten.
De verhoging van de waterkolom gaat gepaard met het onttrekken van water voorafgaande aan en na de golven. Het onttrekken van water in de golfdalen betreft een opvallend en kenmerkend verschijnsel. Hierdoor trekt het water in de kustregio’s zich voorafgaande aan en na de tsunamigolven vaak vele honderden meters terug richting de zee.
Voor een waarnemer ter plekke is er vanwege het terugtrekkende water dus sprake van een duidelijk verschil in activiteit in vergelijking met de periode verder voorafgaand aan en verder na de tsunamigolven.
Wat bovenstaande gebeurtenissen allemaal gemeen lijken te hebben is dat er voor een waarnemer ter plekke aan de randen van deze hoog-energetische gebeurtenissen een opvallende dip in de statische of dynamische activiteit of energie optreedt. Het optreden van deze opvallende dips kan overigens maar al te gemakkelijk worden beïnvloed door verschillende variabelen ter plekke en daarom onder bepaalde omstandigheden tevens achterwege blijven.
Overigens is sec het bestaan van een periode van relatieve stilte voorafgaande aan en na een gebeurtenis natuurlijk niet afdoende om het ‘voorland principe’ te duiden. Elke gebeurtenis heeft immers een begin en een einde. Het moet daarom specifiek gaan om een karakteristieke dip ten opzichte van de basislijn, -activiteit of -energie verder voorafgaand aan en/of verder na een gebeurtenis.
Met betrekking tot buienvorming is het ‘voorland principe’ direct gerelateerd aan het optreden van heftige convectieve luchtstromingen. De opstijgende lucht binnen buien of stormen heeft tot gevolg dat lucht aan de randen van deze systemen wel moet neerdalen.
Bij tsunamigolven is het ‘voorland principe’ direct gerelateerd aan het optreden van golven. Een langere golf met een lagere amplitude wordt in ondieper water omgezet in een kortere golf met een hogere amplitude overeenkomstig de golfbeginselen.
In fysische zin is het equivaleren van grote dynamische drukverschillen in atmosfeer en waterbassins verantwoordelijk voor deze convectieve luchtstromingen respectievelijk tsunamigolven.
Bij gebergtevorming vormt de uitoefening van een enorme statische druk ter plekke binnen de bovenste aardmantel een belangrijke randvoorwaarde voor het optreden van het ‘voorland principe’ overeenkomstig de eerste potentiële ontstaanswijze1. Deze kan het gevolg zijn van de opwaartse kracht die de bovenste aardmantel op de aardkorst uitoefent overeenkomstig de Wet van Archimedes. In bepaalde opzichten gedraagt de vaste bovenste aardmantel zich vanwege zijn plasticiteit namelijk overeenkomstig een vloeistof.
Overeenkomstig de tweede potentiële ontstaanswijze2 kan het ‘voorland principe’ zowel optreden door het rekken van aardplaten vanwege het opstijgen en circuleren van magma als door de wrijving tussen aardplaten onderling, beide ten gevolge van subductie. Ook hier is de enorme statische druk ter plekke binnen de bovenste aardmantel verantwoordelijk.
De omvangrijke en daardoor soms catastrofale schaal van het ‘voorland principe’ is een gevolg van het feit dat dynamische drukverschillen zich binnen de atmosfeer en binnen waterbassins over relatief grote afstanden en met de vereiste intensiteit kunnen manifesteren. Hetzelfde geldt voor de statische druk binnen de bovenste aardmantel.
Als er geen wrijving zou bestaan binnen de atmosfeer of binnen waterbassins zelf dan wel ten opzichte van de hiermee in contact komende aardkorst, dan zouden dergelijke dynamische drukverschillen zich onmogelijk kunnen opbouwen. Als er daarentegen oneindig veel wrijving zou bestaan binnen de bovenste aardmantel, dan zou een dergelijk gevolg van de statische druk zich nooit als zodanig kunnen manifesteren.
Minimale randvoorwaarden voor het zich onder specifieke omstandigheden manifesterende ‘voorland principe’ betreffen:
Het is daarom hoog tijd dat het fenomeen ‘voorland principe’ als zodanig wordt toegevoegd aan het wetenschappelijk begrippenkader.
[Fotocredits – ARochau © Adobe Stock]
Art ziet zichzelf als onderzoeksjournalist en doorgrondt het liefst thema's die anderen volgens hem laten liggen. Verklarende en verdiepende artikelen vormen zijn stijl. Hij schuwt ingewikkelde materie daarbij niet.