Klimaatverandering en de gevolgen voor watervoorziening in Europa

Gepubliceerd: 7 september 2022

Het is droog en heet in Europa. Voor de rivieren is het een van de droogste situaties in de afgelopen 500 jaar, zo stelde JRC (Joint Research Centre)[1]. De afvoer van de Rijn bij Lobith schommelde van 16 tot 23 augustus rond de 700 m3/s. Dat is extreem laag en heeft consequenties voor scheepvaart en de regionale watervoorziening. In een warmer klimaat gaan we dit soort situaties vaker zien. Wat kunnen we verwachten in de toekomst voor de Rijn? Welke maatregelen kunnen we nemen?

Klimaatverandering en de gevolgen voor watervoorziening in Europa

Door hogere temperaturen en een afname van de neerslag als gevolg van klimaatverandering, komt een combinatie van hitte en droogte vaker voor. Dat leidt tot een grotere kans op watertekort, omdat aan de ene kant de waterbeschikbaarheid afneemt, terwijl de watervraag juist toeneemt. Bij een stijging van de wereldwijd gemiddelde temperatuur neemt het risico op waterschaarste toe van ‘gematigd’ bij 1,5°C opwarming naar ‘hoog’ bij 3°C opwarming in het Westen, en van ‘hoog’ naar ‘zeer hoog’  in Zuid Europa. Grotere opbrengstverliezen in de landbouw zijn het gevolg; vooral in Zuid-Europa, waar de frequentie van droogte al is toegenomen, aldus het recente IPCC rapport[2]. Adaptatiemaatregelen om de landbouwschade te beperken bestaan o.a. uit irrigatie, verandering landbouwpraktijk, andere gewassen, en verplaatsen uit risicogebieden. De mogelijkheden voor meer beregening zijn echter beperkt door de afname van waterbeschikbaarheid in rivieren, met name in Zuid Europa. Bovendien kan de extra aanvoer van water voor irrigatie, de waterschaarste voor andere gebruikers juist vergroten. Ook andere sectoren ondervinden gevolgen. Door afnemende rivierafvoeren kan er minder waterkracht worden opgewekt, is er minder water voor drinkwaterbereiding en wordt scheepvaart steeds vaker gehinderd. De combinatie met een hogere temperatuur leidt tot een afname van de beschikbaarheid van koelwater voor de industrie, en een afname van de waterkwaliteit met onder andere consequenties voor drinkwatervoorziening en biodiversiteit.

Voor Nederland

Voor Nederland zijn de rivieren een belangrijke bron van zoetwater. Rijnwater wordt in heel laag Nederland gebruikt voor landbouw, natuur en het op peil houden van het water in de sloten en boezemkanalen (o.a. tegen bodemdaling en voor de infrastructuur zoals bruggen en huizen). Naast bovengenoemde effecten wordt het steeds moeilijker om zout buiten de deur te houden. Te hoge zoutgehaltes zijn onwenselijk voor het regionale waterbeheer, maar ook voor drinkwaterinname langs onder meer de Lek, Amsterdam-Rijnkanaal en het Brielse Meer. Noodmaatregelen moeten bij dan worden ingezet. Een voorbeeld van zo’n noodmaatregel is de klimaatbestendige wateraanvoer voor West-Nederland. Een ander voorbeeld is het beperkt schutten bij sluizen (bv. zeesluis IJmuiden) met hinder voor de scheepvaart. Tijdens periodes van laagwater neemt bovendien de waterkwaliteit af, door gebrek aan verdunning van nutriënten, medicijnresten en chemische stoffen, en door oplopende temperaturen. Dat zorgt voor een toename van de zuiveringsinspanning van drinkwaterbedrijven en grotere kans op inname- en lozingsbeperkingen voor de industrie. Ook wordt de kans groter dat de inname tijdelijk moet worden gestopt als er ergens bovenstrooms een incidentele lozing is van chemische stoffen.

Maatschappelijke gevolgen van droogte

Verwachting Rijn stroomgebied, belangrijke bron van zoet water

De Rijn is een gemengde rivier, die wordt gevoed door zowel smeltwater van gletsjers en sneeuw, als neerslag. Klimaatverandering grijpt op vier manieren in op het afvoerregime, het gemiddelde verloop van de afvoer door het jaar heen (Figuur 1):

1)      neerslag valt vaker in de vorm van regen in plaats van sneeuw,

2)      gletsjers trekken zich terug, waardoor de hoeveelheid smeltwater afneemt,

3)      de verdeling van neerslag over het jaar verandert, met  gemiddeld meer neerslag in de winter en minder neerslag in de zomer, en

4)      een toename van de verdamping, gekoppeld aan de regionale opwarming.

Het verdwijnen van sneeuw en ijs in combinatie met minder neerslag in de zomer heeft een groot effect op laagwatergebeurtenissen in het hele Rijnstroomgebied. De variatie in afvoerregime tussen de KNMI klimaatscenario’s reflecteert de onzekerheid in de neerslagpatronen die beïnvloed worden door meteorologische fluctuaties. G staat voor gematigde opwarming, en W voor hoge opwarming van respectievelijk 1,5 °C en 3,5 °C aan het einde van deze eeuw. De toevoegingen (L,H, dry) staan voor variaties in hoge en lage drukgebieden, waarbij Wh,dry het droogste scenario is voor het Rijnstroomgebied.

Gemiddelde zomerafvoeren van de Rijn bij Lobith kunnen bij sterke klimaatverandering afnemen naar 1000 m3/s. Bij een dergelijke afvoer komt de landelijke Commissie Waterverdeling in actie. Dit wordt nu nog gezien als calamiteit, maar onder scenario bij hoge opwarming (Wh-dry) wordt dit de gemiddelde situatie. Als ook de gletsjers in de toekomst verdwijnen, dan nemen de gemiddelde zomerafvoeren nog verder af.

Extreme afvoeren nemen ook toe (Tabel 1). De duur van lage Rijnafvoeren (drempelwaarde van 1020 m3/s) verdubbelt in het Wh-dry scenario, en neemt iets af in het gematigde scenario. De duur van extreem lage afvoeren (700 m3/s) kan zelfs verdrievoudigen. De huidige Rijnafvoer bij Lobith is deze zomer al meer dan een week aaneengesloten lager geweest dan 700 m3/s (Figuur 2). In de afgelopen 120 jaar is het 3 keer eerder voorgekomen dat de afvoer langer dan een week zo laag is was: 1921, 1947 en 1949 (Figuur 3). Waar de Rijn bij Lobith nu gemiddeld 1 dag per jaar extreem laag is, zal dit onder het Wh-dry scenario 13 dagen worden.

Figuur 1. Maandgemiddelde afvoer (afvoerregime) van de Rijn volgens de KNMI’14 scenario’s in het zichtjaar 2050 (links) en 2085 (rechts) [3]. De zwarte lijn toont het langjarig gemiddelde over de periode 1951-2006 , en de overige lijnen volgens de 5 KNMI’14 scenario’s.

Figuur 2. Tijdsverloop van de afvoer bij Lobith voor een aantal historische jaren. Kleuren op de achtergrond geven zones van extreem hoog tot extreem laag op basis van de historische statistiek. De grijze stippellijn geeft het criterium waarbij de Landelijke Coördinatiecommissie Waterverdeling in actie komt.

Figuur 3. Frequentie (herhalingstijd in jaren) van het aantal dagen met een lage Rijnafvoer bij Lobith onder een drempelwaarde van 1020 m3/s (figuur links) en 700 m3/s (figuur rechts). De groene en oranje lijnen tonen de statistiek bij 2 verschillende KNMI’14 klimaatscenario’s in 2050 en 2085. De blauwe lijn is het verleden. NB. door de beperkte lengte van de meetreeks zijn de geschatte herhalingstijden >30 jaar onzeker.

Tabel 1: Duur (aantal dagen) van een Rijnafvoer bij Lobith lager dan 700 m3/s of 1020 m3/s in twee voorbeeldjaren en bij verschillende klimaatscenario’s in het zichtjaar 2085, bij verschillende herhalingstijden. Waar de Rijn bij Lobith nu gemiddeld 1 dag per jaar extreem laag is (<700 m3/s) zal dit onder het WH,dry scenario 13 dagen worden in het zichtjaar 2085. NB. 1020 m3/s is de zogenaamde Overeengekomen Lage Afvoer, die circa 5% van de tijd wordt onderschreden en waaraan de gegarandeerde vaardiepte gekoppeld is.

Welke maatregelen kunnen we nemen?

Om het risico van watertekort te verkleinen is het belangrijk om minder water te gaan gebruiken. In Nederland zien we de watervraag echter toenemen, in reactie op drogere en hetere zomers (drinkwatergebruik, beregening) maar ook door bevolkingsgroei en systeemingrepen zoals het ophogen van grondwaterpeilen om het veenweidegebied te vernatten. Een deel van de watervraagtoename komt door meer verdamping, dat slechts in beperkte mate verminderd kan worden. Voor de Nederlandse landbouw ligt een deel van de oplossing in zuiniger beregenen en slimme gewaskeuzes die minder water vragen of tegen brakker water kunnen. Voor scheepvaart worden maatregelen verkend op het gebied van infrastructuur, de schepen, de logistiek, en de informatievoorziening. Ook in het stroomgebied zien we de watervraag toenemen, waardoor rivierafvoeren verder kunnen afnemen. Internationale samenwerking in de stroomgebieden is daarom essentieel, om een gezamenlijk beeld te krijgen van de ontwikkelingen en samen aan oplossingen te werken.

De lage rivierafvoeren van de afgelopen maanden zijn in het huidige klimaat nog een extreme gebeurtenis, maar komen mogelijk vaker voor in de toekomst. Maatregelen zijn nodig om watergebruik te reduceren en meer water vast te houden, in Nederland en het stroomgebied van de Rijn en de Maas. Adaptatiemaatregelen kunnen veel impact hebben op gebruikers en er is tijd nodig om ze te realiseren. Daarom moeten we nu beginnen.

 

Referenties

[1] JRC 2022 Daily News 23 / 08 / 2022 (europa.eu)

[2] IPCC rapport WG2, hoofdstuk Europa (chapter 13): Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability | Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability (ipcc.ch)

[3] Sperna Weiland, F., M Hegnauer, L Bouaziz, JJ Beersma. Implications of the KNMI’14 cimate scenarios for the discharge of the Rhine and Meuse; comparison with earlier scenario studies, 2015 https://publications.deltares.nl/1220042_000.pdf