Klimaatverandering beïnvloedt rivierafvoer

In opdracht van het Waterbouwkundig Laboratorium heeft de Afdeling Hydraulica van de Katholieke Universiteit Leuven in samenwerking met IMDC berekend hoe de verwachte klimaatverandering de rivierwerking zal beïnvloeden. Dit zijn zogenaamde klimaatveranderingscenario’s. Ook het Koninklijk Meteorologisch Instituut van België (KMI) werkte mee.

Keuze van geschikte klimaatveranderingscenario’s

Op basis van simulatieresultaten met acht regionale Europese klimaatmodellen zijn schattingen gemaakt van de toename in de neerslag en de mogelijke verdamping tot het jaar 2100. Deze schattingen zijn gebaseerd op aannamen die de Intergouvernementele Werkgroep rond Klimaatverandering (IPCC) heeft gemaakt voor de toekomstige evoluties in de uitstoot van broeikasgassen. Deze aannamen zijn gebaseerd op toekomstverwachtingen van de evolutie van de wereldeconomie, van de bevolkingstoename, van het gebruik van materialen, van energiebronnen, enzovoort. Deze evolutie kan meer of minder duurzaam verlopen, al dan niet sterk rekening houdend met ecologische aspecten, en meer mondiaal of meer regionaal georiënteerd.

Als gevolg hiervan kunnen de concentraties van de broeikasgassen in de atmosfeer verder blijven toenemen tot het jaar 2100 met in het meest pessimistisch scenario een een verdrievoudiging van de CO₂ uitstoot. Een ander scenario is dat deze eerst toenemen tot het midden van de volgende eeuw en daarna opnieuw dalen.

Afhankelijk van het veronderstelde fysisch gedrag van de atmosfeer en zijn interacties met de oceanen en het land en de verdere evolutie in de uitstoot van de broeikasgasemissies, kan de neerslag in de wintermaanden met 16% toenemen tegen het jaar 2100 (zie tabel). Dit wordt het “hoog scenario” genoemd. Het “middenscenario” gaat uit van 8% toename, en het “laag scenario” van ongewijzigde neerslagvolumes. Tijdens de zomermaanden neemt de neerslag in totaal volume af (tussen 6% en 20%, afhankelijk van het scenario). De intensiteit van de zomerbuien zal toenemen, maar het aantal buien zal afnemen. Bovendien zal er beduidend meer water verdampen, zowel in de winter als de zomer.

Een testcase in het Denderbekken

Om de invloed te onderzoeken van de klimaatverandering op de afvoer van water of het debiet in Vlaamse rivieren is de Dender als voorbeeld gekozen. Door de sterke daling in de zomerneerslag en de toename in de verdamping, daalt het debiet aanzienlijk. Tijdens droge zomers kunnen de laagste grondwaterafstromingen naar de rivier met meer dan 50% dalen. Het is duidelijk dat dit de kans op watertekorten aanzienlijk kan doen toenemen, wat nadelige gevolgen kan hebben voor de drinkwaterproductie, de diepgang voor de scheepvaart, voor de waterkwaliteit, enz.

De toename van de kans op overstromingen, die vaak met klimaatverandering wordt geassocieerd, blijkt uit de resultaten minder duidelijk. Piekafvoeren in een rivier zoals de Dender nemen in het meest extreme scenario met niet meer dan 15% toe.

Leren uit het verleden

Naast een voorspelling van de toekomstige evoluties, heeft de studie ook een analyse gemaakt van de veranderingen in het recente verleden. Klimaatverandering door toename in broeikasgassen is immers meer dan een eeuw aan de gang, en is vooral sinds een dertigtal jaar duidelijk merkbaar in de toename van de temperatuur. Op basis van een unieke dataset van het KMI met meer dan 100 jaar neerslaggegevens te Ukkel, zijn recente trends onderzocht in de neerslag. Hieruit blijkt dat de neerslaghoeveelheden in de winter in kleine mate, maar duidelijk, zijn toegenomen vanaf de jaren 90. Twee fenomenen blijken hier een rol te spelen. Enerzijds zijn er cyclische patronen in de neerslag. Tijdens de laatste 107 jaar zijn er in Ukkel perioden voorgekomen met meer extreme regenbuien zoals in de jaren 1910 en 1920, de jaren 60 en recent tijdens de laatste 15 jaar. Dit moet nog verder onderzocht worden, maar eerste resultaten duiden op een 30jarige cyclus. Mogelijks is sinds kort een dalende trend ingezet. Ondanks de invloed van deze langjarige schommelingen is ook te zien dat de neerslag de laatste vijftien jaar is toegenomen tijdens de wintermaanden.

Conclusies uit de studie

De studie geeft nieuwe inzichten in de effecten van toekomstige klimaatverandering. Het is duidelijk dat bij toekomstige ontwerpen en/of maatregelen voor waterbeheer best rekening wordt gehouden met de invloed van mogelijke klimaatverandering. Hiertoe is een laag, midden en hoog scenario afgeleid. Voor de toename in het overstromingsrisico zijn de onzekerheden nog zeer groot. Daarom moeten de evoluties van het klimaat de volgende jaren verder nauwgezet opgevolgd worden, en moet bij nieuwe projecten voor waterbeheersing rekening gehouden worden met de mogelijkheid om preventieve maatregelen. Vooral de verwachte problematische de waterbeschikbaarheid in de zomer vraagt verdere aandacht.

Gevaar vanuit zee

Gegevens over het mogelijke effect van klimaatwijzigingen op het niveau van de zeespiegel zijn al langer bekend. Tijdens de 21ste eeuw wordt een stijging van de zeespiegel van 10 à 90 cm verwacht, afhankelijk van de genomen maatregelen om de toename van het broeikaseffect te beperken. Dit zal de eerste 50 jaar met dezelfde snelheid als nu evolueren (tussen 0.1cm en 0.25cm per jaar) en dan sterk toenemen de tweede helft van de eeuw. De toename van het overstromingsgevaar is dus vooral vanuit zee te verwachten eerder dan door de toename van neerslag in het binnenland.

Maatregelen opgenomen in Waterbeheersingplannen

Bij het beveiligen van de kustzone tegen overstromingsgevaar wordt met deze verwachtingen gerekend. Er wordt vaak gewerkt met flexibele oplossingen die regelmatig onderhoud vergen. Een voorbeeld is de versterking van de zeewering door het opspuiten van zand op het strand. Bij elke 5 jaarlijkse onderhoudsbeurt, kan de bescherming geleidelijk anticiperen op de verwachte zeespiegelstijging.

Op sommige plaatsen wordt harde infrastructuur gebouwd, zoals dijken. Dan wordt er bij de ontwerphoogte van de constructie een extra hoogte geteld volgens de verwachte levensduur ervan. Zo wordt voor een constructie die 50 jaar moet dienen, gerekend met een zeespiegelrijzing van 20 cm. Over 100 jaar wordt 60 cm extra bijgeteld. Ook in het nieuwe globale veiligheidsplan voor de Kust, dat wordt ontworpen, wordt met de verwachte zeespiegelstijging rekening gehouden.

Bij de herziening van het beveiligingsplan van het getijdengebied van de Schelde (het Sigmaplan) is de aanpak gelijkaardig. Toekomstige overstromingsrisico’s werden bepaald met de verwachte effecten van de zeespiegelrijzing op de waterstanden en dus ook op overstromingskansen. Het recent door de Vlaamse regering goedgekeurde herziene Sigmaplan houdt nu al preventief rekening met de meest pessimistische verwachtingen.

Laagwaterstrategieën

Ook op dreigende watertekorten wordt anticiperend ingespeeld. Zo werkt de Vlaamse Overheid laagwaterstrategieën uit, die bij periodes van lage afvoer kunnen toegepast worden om de schadelijke effecten van een laagwaterperiode zo klein mogelijk te houden. Verschillende laagwaterstrategieën worden tegenover elkaar geëvalueerd om een optimale set aan maatregelen uit te werken. Deze maatregelen gaan van het beperken van het watergebruik tot meer structurele ingrepen, zoals bijvoorbeeld het terugpompen van water aan de stuwen op de kanalen. Het afwegen van deze strategieën gebeurt door zowel de vermindering in watergebruik als de economische en maatschappelijke effecten onderling te vergelijken.

Waarschuwingsysteem

Ook bouwde de Vlaamse Overheid voorspellingscentra uit om zowel bij dreigende wateroverlast als bij dreigende watertekorten verwachtingen op te stellen. On-line metingen van neerslag en afvoer worden samen met weersvoorspellingen gebruikt in computermodellen die de rivieren nabootsen. De resultaten van deze modellen worden gebruikt om een overzicht te krijgen van de te verwachten evoluties en de plaatsen waar overstromingen kunnen optreden.

Dr. Frank Mostaert, Waterbouwkundig Laboratorium, Vlaamse Overheid - Departement Mobiliteit en Openbare Werken, Berchemlei 115, 2140 Borgerhout, Tel. 03 224 61 75, E-mail: Frank.mostaert@mow.vlaanderen.be

Prof. Dr. ir. Jean Berlamont, Afdeling Hydraulica K.U.Leuven, Kasteelpark Arenberg 40, 3001 Heverlee (Leuven), Tel. 016 32 16 63, E-mail: Jean.Berlamont@bwk.kuleuven.be