Als het klimaat verandert, passen de ecosystemen zich aan, met grote impact

Gepubliceerd: 17 september 2021

De recente overstromingen in Limburg kwamen voor velen als een verrassing. Dat de weersextremen en de gevolgen ervan steeds onvoorspelbaarder worden, maakt ons steeds afhankelijker van betrouwbare modellen. Alleen daarmee kunnen we op tijd waarschuwingen afgeven. Deltares hydroloog Laurène Bouaziz heeft promotieonderzoek verricht naar de mate waarin die modellen rekening houden -en kúnnen houden- met veranderende ecosystemen.

Laurène Bouaziz benadrukt het nut van voorspellingen op de korte èn lange termijn. ‘Op de lange termijn gebruiken we ze om adaptatiemaatregelen in het landschap vorm te geven. Een mooi voorbeeld hiervan zijn de Maaswerken die tot stand zijn gekomen na de overstromingen van 1993 en 1995. Ze dragen nu bij aan lagere waterstanden en meer ruimte voor de rivier.’ Met de huidige klimaatverandering rijst de vraag naar een andere aanpak: ‘We moeten de veranderlijkheid van ecosystemen beter kunnen modelleren.’ In haar bijna voltooide promotieonderzoek aan de Technische Universiteit Delft hiernaar richt Laurène zich op het Maasstroomgebied. Ze doet dat in samenwerking met Rijkswaterstaat, de TU Delft en Deltares. Het onderzoek is grotendeels door Rijkswaterstaat gefinancierd.

Satellietgegevens

Uit haar onderzoek kan ze al mooie conclusies trekken. ‘Zo kunnen we door creatief gebruik te maken van in-situ- en satellietgegevens de betrouwbaarheid van modellen vergroten. Ze legt uit: ‘Modellen versimpelen per definitie de werkelijkheid, dat geldt ook voor hydrologische modellen. De modelleur kiest dan welke processen wel en niet meegenomen worden. Zo worden grondwateruitwisselingen tussen stroomgebieden vaak verwaarloosd omdat deze processen erg moeilijk waar te nemen zijn in het veld. In haar promotieonderzoek heeft Laurène satellietgegevens ingebracht naast hydrologische modellen, en ontdekte ze: ‘Grondwateruitwisselingen kunnen een cruciale rol spelen, met name in de kleine bovenstroomse gebieden van de Maas met hun kalkachtige ondergronden.’

Om te weten te komen hoe een stroomgebied functioneert, ontwikkelen onderzoekers regelmatig modellen. Met een bonte variatie tot gevolg, van betrekkelijk eenvoudige tot uiterst complexe hydrologische modellen. Met die grote verscheidenheid rijst de vraag: welke modellen geven het systeem dat ze beschrijven het beste weer? ‘Deze vraag kunnen we niet een-twee-drie beantwoorden’, zegt de promovenda. ‘De data waarmee we de modellen voeden en evalueren -bijvoorbeeld satellietgegevens- zijn namelijk zelf ook vaak onzeker en worden op hun beurt meestal ook weer gebaseerd op modellen.’ Haar oplossing? ‘Zet meerdere modellen in, zodat de onzekerheid van de ene modelstructuur expliciet kan worden gezien in het licht van andere modellen.’

Levende systemen

Ze heeft haar onderzoek nadrukkelijk gericht op de mate waarin de modellen rekening houden met veranderende omstandigheden. Denk daarbij aan wijzigend landgebruik en aan klimaatverandering. Ze licht toe: ‘Als het klimaat verandert, passen ook de ecosystemen zich aan, noem het ecosysteem-adaptatie. Met meer droogte in de zomers zal de vegetatie haar wortelzone bijvoorbeeld aanpassen om maar voldoende toegang tot water te houden. En dit heeft weer effect op de afvoer, verdamping, en aanvulling van grondwater.’ Ze kwam erachter dat de huidige modellen maar zelden inspelen op deze veranderlijkheid. ‘Ze wegen niet mee dat stroomgebieden levende en veranderlijke systemen zijn.’ In haar onderzoek heeft Laurène de eerste stap gezet door de vegetatie-parameters van modellen dynamisch in de tijd te laten variëren. Daardoor veranderen de voorspelde afvoer, verdamping en aanvulling van grondwater.

Grensoverschrijdend onderzoek

De promotie moet nog plaatsvinden, maar de jonge hydroloog blikt alweer vooruit: ‘De recente overstromingen hielden geen rekening met landsgrenzen en tonen de urgentie van grensoverschrijdend wetenschappelijk onderzoek. We zullen dus intensiever moeten samenwerken. Alleen op die manier kunnen we de belangrijke uitdagingen van de toekomst aan.’ Speelt de adaptatie die je hebt onderzocht daarin een grote rol? ‘Het is een van de factoren, dat heb ik onderzocht. We moeten dus beter begrijpen hoe ecosysteem-adaptatie en landgebruiksverandering invloed hebben op de waterbalans en op extreme situaties die kunnen ontstaan. Natuurlijk zullen we ons hoofd ook gezamenlijk buigen over de vraag welke adaptatiemaatregelen inwoners en bestuurders in hun stroomgebied vervolgens kunnen treffen om beter voorbereid te zijn op de toekomst.’

Laurène Bouaziz verdedigt haar proefschrift Internal processes in hydrological models, A glance at the Meuse basin from space vandaag aan de TU Delft.