Wat is de verwachte waterstand van de rivieren over 50 jaar?

Voor Nederland zijn de Rijn en de Maas de twee belangrijkste rivieren. Klimaatverandering gaat ervoor zorgen we dat in de loop van de seizoenen de waterstanden in de rivieren meer zullen variëren. In de zomermaanden zullen de waterstanden in de rivieren gemiddeld nog lager worden dan nu, ondanks dat de hoeveelheid regen een beetje toeneemt met meer heftige onweersbuien. Dat komt omdat er dan door de hogere temperaturen meer regenwater van het land verdampt voordat het in de rivier terechtkomt. Tegelijkertijd zien we dat in de winter de rivierstanden toenemen omdat regen die normaal als sneeuw zou vallen in de Alpen nu meteen via de Rijn naar ons land stroomt. Dit is de afgelopen 30 jaar al waar te nemen en lijkt zich door te zetten in de komende 50 jaar.

#Maas #overstroming #Rijn #droogte

Natuurlijke waterstanden

Langdurig intensieve regenval of droogte zorgen voor veruit de grootste variatie in waterstanden van de rivieren. Door de natuurlijke variatie in de hoeveelheid neerslag en verdamping van water zien we normaal gesproken dat de waterstanden hoog zijn aan het einde van de winter en lente, en het laagst aan het einde van de zomer en herfst (Figuur 1). Ten gevolge van veel winterregen en de smeltende sneeuw in het voorjaar zien we dan vaak de hoogste waterstanden en horen we ook berichten als “Rijn bereikt hoogste waterstand bij Lobith”, met als gevolg dat de uiterwaarden onder water komen te staan. In extreme situaties, bijvoorbeeld 1993, 1995 en recentelijk in juli 2021, kan dit ook leiden tot evacuaties van de gebieden tussen de grote rivieren en overstromingen in Limburg langs de Maas.

Hoogwaterpieken zijn vaak van korte duur: enkele dagen tot weken. In de zomer verdampt er netto meer regen dan er in de rivieren terechtkomt, waardoor de waterstanden in de Rijn en Maas dan laag zijn. De Rijn krijgt ’s zomers bijna al zijn water uit de Alpen (uit de smeltwater en meren), waardoor er meestal nog wel voldoende water is voor de scheepvaart. Voor de Maas geldt dit niet; in deze rivier worden de waterstanden met stuwen en sluizen kunstmatig hoog gehouden voor de scheepvaart. Extreem lage waterstanden zien we vaak als gevolg van langdurige droogte, waarbij lange tijd weinig of geen neerslag valt. Die droogte treedt dan niet alleen op in Nederland, maar ook in de landen die bovenstrooms van ons liggen zoals België en Duitsland waar een groot deel van het Nederlandse water vandaan komt. Ten tijde van droogte wordt het zelfs op de Rijn lastig voor schepen om nog over de rivieren te varen. Deze situaties duren typisch enkele weken tot zelfs maanden, zoals in 2018 (Figuur 2).

180_1.png

Figuur 1: Veranderingen in gemiddelde afvoeren van de Rijn bij Lobith. De zwarte lijn geeft het gemiddelde van 1901-1990 en de rode lijn die van de laatste 30 jaar (1991-2020). De sneeuwsmeltpiek is aangegeven voor het huidige en vroegere klimaat net als de verschuiving (bruine pijl). Data van Rijkswaterstaat.

Bij extreme droogte zal het water van de zee makkelijker onze rivieren kunnen binnenstromen tijdens vloed en daarbij zorgen dat een tong van zout water de benedenrivieren binnendringt.

Meer droogte

Door het opwarmen van de aarde verwachten we vaker extreme waterstanden. Meer droogte en meer overstromingen, door langere warme periodes en tegelijkertijd ook meer heftige regenbuien. Ook voor de Rijntakken en de Maas in Nederland zal dit patroon te zien zijn [1]. Als we bijvoorbeeld kijken naar de gemeten hoeveelheden water die door de Rijn stromen in de afgelopen 120 jaar, dan zien we dat die in de zomer steeds minder lijken te worden (Figuur 4). Recent onderzoek laat zien dat bij 2°C opwarming die droogte 15% sterker zal worden dan nu. Je kan het ook zien als een droogte zoals die van 2018 die gemiddeld eens in de 40 jaar voorkomt, dan eens in de 15 jaar voor zal komen (Figuur 5). Bij de riviermondingen worden de waterstanden niet lager, want daar zijn ze door de zeespiegel bepaald, die juist langzaam stijgt. Bij extreme droogte zal daardoor het water van de zee makkelijker onze rivieren kunnen binnenstromen tijdens vloed en daarbij zorgen dat een tong van zout water de benedenrivieren binnendringt. Dit is iets wat nu ook al gebeurt, maar als gevolg van de zeespiegelstijging in combinatie met meer droogte zullen we dit in de toekomst vaker gaan zien.

180_2.jpg

Figuur 2: Droogte in de Waal in 2018 (foto: N. Wanders)

Meer overstromingen

In de wintermaanden leidt een toename in regen en sneeuw door klimaatverandering tot hogere waterstanden in de rivieren. Voor overstromingen zien we eenzelfde patroon, waarbij de kans op overstromingen toe zal nemen. Een bijkomend effect van de opwarming is dat veel neerslag die normaal als sneeuw zou vallen in de Alpen nu als regen komt. In plaats van een sneeuwdek dat wacht met smelten tot mei/juni, komt de regen dan meteen al in de winter in de Rijn terecht (Figuur 1). Tevens zien we dat door de opwarming de restanten van de sneeuw ook eerder smelten en door de Rijn onze kant op stromen. Hierdoor worden de rivierwaterstanden in de winter gemiddeld hoger en zal de kans op extreem hoge afvoerpieken en overstromingen toe nemen [2]. Om dit probleem tegen te gaan zijn er ook allerlei grote projecten gestart om de dijken te verstevigen in het kader van “Ruimte voor de rivier”.

180_3.png

Figuur 3: Hoogwater in de Maas bij Maastricht in juli 2021 (foto: M. van Grinsven)

Meer variatie

Klimaatverandering zorgt er al met al voor dat we een verschuiving krijgen in de waterstanden van de rivieren over de seizoenen, met in de zomer meer droogte (lage waterstanden) en in de winter meer overstromingen (hoge waterstanden) [3,4]. Uiteraard zijn er maatregelen die we kunnen nemen om te zorgen dat deze veranderingen niet voor grootschalige problemen zorgen, zoals het Deltaprogramma. Projecten als Ruimte voor de rivier en Slim Watermanagement proberen te zorgen dat de veranderingen die we gaan zien niet voor grootschalige problemen zullen zorgen, maar de veranderingen zelf zijn al bezig.

180_4.png

Figuur 4: De klimaatstreepjescode voor de minimum waterstanden per jaar in de Rijn bij Lobith. Blauwe kleuren geven bovengemiddelde laagwaterstanden aan, rode kleuren juist zeer lage waterstanden in jaren die droger zijn dan normaal. De x-as is tijd van 1901 (links) tot 2020 (rechts). De meest droge jaren zijn aangegeven met getallen. Data van Rijkswaterstaat.

180_5.png

Figuur 5: Kans op extreme droogte in de Rijn. De zwarte lijn geeft huidige kansen en bijbehorende afvoeren weer (met een onzekerheidsband), de rode lijn de afvoeren in een wereld die 2 graden warmer is dan aan het begin van deze eeuw. De groene kruizen zijn de observaties ter validatie, waarbij 2018 in blauw als referentie dient. Met hydrologische modellen kunnen we de berekende kansen vergelijken met de observaties voor het huidige klimaat. Voor meer informatie, zie van der Wiel et al (2019) [5].

Hoe kwam dit artikel tot stand?

Dit antwoord is geschreven door Niko Wanders
Reviewer: Hans Middelkoop
Redacteur: Myrthe Leijnse
Gepubliceerd op: 23 juli 2021

Wat vond je van dit antwoord? Geef ons je mening!

[1] Wanders, N., Wada, Y., & Van Lanen, H. A. J. (2015). Global hydrological droughts in the 21st century under a changing hydrological regime. Earth System Dynamics, 6(1), 1-15. https://doi.org/10.5194/esd-6-1-2015

[2] Rottler, E., Bronstert, A., Bürger, G., & Rakovec, O. (2021). Projected changes in Rhine River flood seasonality under global warming. Hydrology and Earth System Sciences, 25(5), 2353-2371. https://doi.org/10.5194/hess-25-2353-2021

[3] Görgen, K., Beersma, J., Brahmer, G., Buiteveld, H., Carambia, M., de Keizer, O., Krahe, P., Nilson, E., Lammersen, R., Perrin, C. and Volken, D. (2010) Assessment of Climate Change Impacts on Discharge in the Rhine River Basin: Results of the RheinBlick2050 Project, CHR report, I-23, 229 pp., Lelystad, ISBN 978-90-70980-35-1. https://hal.inrae.fr/hal-02594596/document

[4] Middelkoop, H., Daamen, K., Gellens, D., Grabs, W., Kwadijk, J. C., Lang, H., ... & Wilke, K. (2001). Impact of climate change on hydrological regimes and water resources management in the Rhine basin. Climatic change, 49(1), 105-128. https://doi.org/10.1023/A:1010784727448

[5] Van der Wiel, K., Wanders, N., Selten, F. M., & Bierkens, M. F. P. (2019). Added value of large ensemble simulations for assessing extreme river discharge in a 2 C warmer world. Geophysical Research Letters, 46(4), 2093-2102. https://doi.org/10.1029/2019GL081967