Verkenning coïncidentie voor waterschap Noorderzijlvest. Met behulp van 800 jaar meteorologie voor huidig en toekomstig klimaat

Transcriptie

1 Verkenning coïncidentie voor waterschap Noorderzijlvest Met behulp van 800 jaar meteorologie voor huidig en toekomstig klimaat

2

3 Verkenning coïncidentie voor waterschap Noorderzijlvest Met behulp van 800 jaar meteorologie voor huidig en toekomstig klimaat Klaas-Jan van Heeringen Deltares, 2015

4

5 Deltares Titel Verkenning coïncidentie voor waterschap Noorderzijlvest Opdrachtgever Project Waterschap Noorderzijlvest Kenmerk ZWS-0024 Pagina's 27 Trefwoorden Maatgevende omstandigheden, zeespiegelstijging, coïncidentie hydrologie, meteorologie, klimaatverandering, Samenvatting Het samenvallen van hoge buitenwaterstanden op zee met extreme neerslag (coïncidentie) kan bij de drainage van polder- en boezemsystemen langs de kust van Nederland problemen geven. Met behulp van een modelinstrumentarium heeft Deltares in samenwerking met KNMI voor het beheersgebied van waterschap Noorderzijlvest verkend wat de mate van coïncidentie van extreme neerslag en verhoogde buitenwaterstanden is. Voor deze verkenning zijn langjarige weersimulaties uitgevoerd met het klimaatmodel RACMO. Op basis van de uitkomsten is onderzocht wat het effect is van coïncidentie en of dat voldoende is meegenomen in de huidige normen. De berekeningen zijn uitgevoerd voor het huidig klimaat en voor het klimaat van ongeveer 2050, waarbij ook zeespiegelstijging is meegenomen. In het kader van dit onderzoek is alleen de relatie tussen stormopzet en neerslag onderzocht. Uit analyse van de individuele gebeurtenissen blijkt dat die weersystemen leiden tot maatgevende omstandigheden waarbij een krachtig front uit het Noordwesten leidt tot veel neerslag in combinatie met windopzet van het Noordzeebekken. De neerslag en stormopzet zijn op zichzelf niet uitzonderlijk maar leiden gecombineerd wel tot maatgevende condities. In termen van waterstandsverhoging lijkt het effect van coïncidentie in het beheersgebied van waterschap Noorderzijlvest mee te vallen. Het effect is circa 5cm op de T=100 waterhoogte van het Lauwersmeer. In termen van overschrijdingskansen neemt de kans op het overschrijden van de T=100 waterhoogte significant toe: de kans wordt circa 2x zo groot. Het geringe effect op de waterhoogtes wordt veroorzaakt door het Lauwersmeer. Dat heeft juist boven NAP veel bergingsruimte wat een sterk dempend effect op de optredende waterhoogtes heeft. Het effect van coïncidentie en zeespiegelstijging zou op andere plekken veel groter kunnen zijn. Het effect van zeespiegelstijging is ook veel sterker dan het effect van coïncidentie. Op basis van de resultaten kan geen significant signaal gevonden waaruit blijkt dat coïncidentie als gevolg van klimaatverandering zal toe- of afnemen. Versie Datum Auteur Gerard Blom Status definitief

6

7 Inhoud 1 Inleiding Voorgeschiedenis Onderzoeksvragen Uitvoering en verantwoording Leeswijzer 2 2 Gebiedsbeschrijving 3 3 Aanpak Aanpak op hoofdlijnen Modelinstrumentarium Algemeen RACMO klimaatmodel Hydrologisch en hydraulisch modelinstrumentarium Berekeningsresultaten Klimaatscenario s Randvoorwaarden en beperkingen van deze aanpak 12 4 Resultaten en discussie Resultaten Oude Riet Resultaten Lauwersmeer Samenvatting van berekende maatgevende waterhoogtes Nadere analyse huidig klimaat Nadere analyse klimaatrun met 15 cm zeespiegelstijging Nadere analyse klimaatrun met 40 cm zeespiegelstijging Details van enkele hoogwaters 20 5 Conclusies en aanbevelingen Kader van het onderzoek Conclusies Aanbevelingen 24 6 Referenties 27 Bijlage(n) A Analysis of a compounding surge and precipitation event in the Netherlands A-1 B Getij-informatie Lauwersoog B-1 C Shuffeling C-1 i

8

9 1 Inleiding 1.1 Voorgeschiedenis In het waterbeheer is het gebruikelijk om systemen te toetsen aan normen. Normen zijn er ten aanzien van bijvoorbeeld kadehoogtes, die worden gebaseerd op (voornamelijk) berekende waterhoogtes voor maatgevende situaties. Wat precies een maatgevende situatie is met bijvoorbeeld een kans van voorkomen van 1/300 per jaar, ofwel een gemiddelde herhalingstijd van 300 jaar - wordt veelal bepaald met de zogeheten stochastenmethode of tijdreeksenmethode. In de praktijk van alle dag worden in de stochastenmethode de verschillende variabelen die van invloed zijn op het watersysteem vaak als onafhankelijke parameters beschouwd vanwege het ontbreken van langdurige meetreeksen. De tijdreeksenmethode heeft daar uiteraard ook last van. Deze variabelen betreffen de neerslag, de voorgeschiedenis (is de bodem droog of juist nat) en de wind en daaruit volgende windopzet. Als gevolg hiervan komt in de statistiek van maatgevende gebeurtenissen onvoldoende naar voren dat weersystemen juist afhankelijkheden tussen deze variabelen kunnen veroorzaken. Er zijn aanwijzingen dat deze variabelen juist wel afhankelijk zijn. Zo zijn de recente bijnaoverstromingen van januari 2012 terug te voeren op het gelijktijdig optreden (coïncidentie 1 ) van een aantal factoren, die bijdragen aan een grote wateropgave: een forse hoeveelheid neerslag in korte tijd, een verzadigde bodem door hoge neerslaghoeveelheden in de maand ervoor en een hoge stand van de buitenwateren door een Noordwesterstorm. Afzonderlijk zijn deze factoren niet uitzonderlijk zeldzaam, maar het gelijktijdig optreden leidde uiteindelijk toch tot een ongewenste en/of maatgevende situatie. Een goed beeld van deze onderlinge afhankelijkheden is daarom van belang. Op 27 juni 2012 hebben KNMI en Deltares een gezamenlijke workshop georganiseerd waarin deze problematiek met een groot aantal waterschappen en geïnteresseerde adviesbureaus is besproken. Tijdens deze workshop werden de resultaten van een quick-scan voor de boezem van Hunze en Aa s alsook van het Drechtstedengebied gepresenteerd (Deltares, 2012). In het algemeen werd duidelijk dat het om een tweede orde probleem gaat. Er zijn vaak belangrijkere problemen die aandacht verdienen en meer effect hebben op de maatgevende waterhoogtes. Echter, dat kan per regio en watersysteem verschillen. Op verzoek van Waterschap Noorderzijlvest is daarom een aanvullende studie uitgevoerd waarbij een stap verder is gegaan dan de bovengenoemde quick-scan. Aan de hand van de meteorologie volgens het RACMO weermodel (waarmee 800 jaar aan modelmatig weer is gesimuleerd, zowel voor huidig als toekomstig klimaat) is door Deltares een tijdreeksanalyse uitgevoerd. De aanpak en resultaten worden in het voorliggende rapport besproken. De resultaten van deze studie moeten als een verkenning worden beschouwd en niet als absolute waarheid, hoe mooi de berekeningsresultaten soms ook zijn. 1 In dit rapport gebruiken we tenzij anders aangegeven - het woord coïncidentie voor het gelijktijdig optreden van extreme neerslag en verhoogde buitenwaterstanden als gevolg van windopzet. 1 van 27

10 1.2 Onderzoeksvragen Op basis van de discussie tijdens de workshop van 27 juni 2012 zijn de volgende onderzoeksvragen gedefinieerd: 1 Welke fysische randvoorwaarden leiden tot relevante coïncidenties? Dit is voor meerdere doelgroepen van belang. Operationele beheerders krijgen wellicht meer gevoel voor opkomende dreigende omstandigheden. Voor het creëren van draagvlak voor maatregelen zijn fysische beelden doorgaans illustratiever dan abstracte statistieken. En voor ontwikkelaars van voorspelmodellen zijn het omstandigheden waarop applicaties moeten worden afgeregeld of gevalideerd. 2 Verandert de statistiek van coïncidentie in de toekomst? Voorbereiding van het waterbeheer vergt een goed beeld van normstellende omstandigheden in de toekomst. Trends in coïncidentie die kunnen worden gekoppeld aan veranderingen in klimaat, beheer of ruimtegebruik vormen een belangrijke input voor de normberekeningen. 3 Is coïncidentie voldoende verrekend in de huidige maatgevende normen? Dit is vooral van belang voor het regionale en nationale waterbeheer: beheerders van waterwerken willen erop kunnen vertrouwen dat de genomen of geplande maatregelen afdoende zijn onderbouwd. De antwoorden op deze vragen zullen richting geven aan verdere discussie en gedachtenvorming door de waterschappen. 1.3 Uitvoering en verantwoording Het onderzoek is uitgevoerd door Deltares met medewerking van KNMI. KNMI heeft haar werkzaamheden uitgevoerd in het kader van het Deltaprogramma. De bijdrage van Deltares is door waterschap Noorderzijlvest gefinancierd. Naar aanleiding van het uitgevoerde onderzoek is een wetenschappelijk, peer-reviewed artikel geschreven voor Environmental Research Letters, special issue Knowledge for Climate. Deze is weergegeven in bijlage A. 1.4 Leeswijzer Voor de volledigheid en het mogelijk maken om dit rapport als zelfstandig rapport te lezen, geven we eerst in hoofdstuk 2 een beschrijving van het studiegebied van waterschap Noorderzijlvest. Vervolgens beschrijven in hoofdstuk 3 de gevolgde aanpak en berekeningsmethode. De berekeningsresultaten worden in hoofdstuk 4 toegelicht en besproken, waarna we in hoofdstuk 5 antwoord geven op de onderzoeksvragen en afsluiten met een aantal aanbevelingen voor vervolgonderzoek. Dit vervolgonderzoek kan worden meegenomen in het komende IMPREX project. 2 van 27

11 2 Gebiedsbeschrijving Het waterschap Noorderzijlvest werkt in het noorden en westen van de provincie Groningen, in de kop van Drenthe en in het Friese deel van het Lauwersmeergebied. Binnen dit gebied zijn vier stroomgebieden, waarvan de Electraboezem de grootste is en afwatert naar het Lauwersmeer. In de Figuur 2.1 is de Electraboezem het meest westelijk gelegen stroomgebied en groen gekleurd. Figuur 2.1 Overzicht van beheersgebied van waterschap Noorderzijlvest (bron: website waterschap) De oorspronkelijke Electraboezem is als gevolg van bodemdaling door aardgaswinning in de afgelopen jaren opgedeeld in drie zogeheten schillen. Elke schil wordt door middel van een of meerdere gemalen bemalen, waarbij het water naar de volgende schil wordt afgevoerd. Schil 1 is de laagstgelegen schil (meest oostelijk) en watert af naar schil 2. Schil 2 watert weer af naar schil 3, die ten slotte het wateroverschot onder vrij verval of via pompen bij de gemalen H.D. Louwes en De Waterwolf afvoeren naar het Lauwersmeer. 3 van 27

12 Het Lauwersmeer vormt een zelfstandig boezemeenheid, waarop ook waterbezwaar vanuit het Wetterskip Fryslân wordt geloosd bij Friesche Sluis en Dokkumer Nieuwe Zijlen. Kenmerkend aan de lozing vanuit Friesland is dat die plaatsvindt via spuisluizen, dus onder vrij verval en daardoor alleen kan plaatsvinden als de waterhoogte op het Lauwersmeer voldoende laag is. Tijdens laagwater op de Waddenzee wordt vanaf het Lauwersmeer het wateroverschot geloosd via spuisluizen bij Lauwersoog. Het normale streefpeil in Schil 3 en op het Lauwersmeer bedraag NAP-0.93 m. De afvoercapaciteit van Schil 3 naar het Lauwersmeer bedraagt iets meer dan 8 mm/dag. Dit is meestal voldoende omdat de bergingscapaciteit in de Electraboezem (met name in Schil 3) voldoende groot is. Op de Electraboezem kunnen problemen ontstaan ten aanzien van hoge waterstanden. Dit gebeurt meestal niet als het alleen maar (langdurig) hard regent. De gecombineerde bergingen afvoercapaciteit is doorgaans voldoende. Problemen kunnen ontstaan op moment dat er (veel) regenwater tot afstroming komt en dit vervolgens niet kan worden afgevoerd. Dat kan gebeuren op het moment dat de buitenwaterstanden op de Waddenzee niet voldoende laag zijn om bij Lauwersoog te kunnen spuien. In dit soort gevallen wordt de bufferwerking (berging) van het Lauwersmeer volledig worden benut. Per saldo zijn maatgevende hoogwaters vooral die gebeurtenissen waarbij een combinatie optreedt van neerslag en verhoogde buitenwaterstanden. Figuur 2.2 Overzichtskaart van verschillende boezemsystemen, waterlopen en kunstwerken 4 van 27

13 3 Aanpak 3.1 Aanpak op hoofdlijnen Om een antwoord te kunnen geven op de onderzoeksvragen hebben Deltares en KNMI een modelinstrumentarium opgezet waarin de meteorologie is verbonden met de hydrologie en hydraulica van het watersysteem van Noorderzijlvest. Met het modelinstrumentarium is 800 jaar meteorologie van het huidige klimaat doorgerekend. Deze 800 jaar bestaat uit een ensemble van 16 losse en onafhankelijke berekeningen van elk 50 jaar lang. Deze berekeningen zijn geldig voor het klimaat van grofweg 1975 en beslaan een (min of meer rekentechnische) periode van 1951 tot en met De 16 periodes zijn achter elkaar geplaatst en omspannen vervolgens dus een periode van 800 jaar met de klimaateigenschappen 1951 t/m De periode van 800 jaar is rekentechnisch in het modelinstrumentarium geprojecteerd op de periode van 1951 t/m Het gaat per saldo dus om een klassieke tijdreeksberekening die volledig wordt doorgerekend zonder bijvoorbeeld droge periodes over te slaan. In de meteorologie zijn impliciet alle relaties tussen het weer meegenomen. Hierbij wordt aangenomen dat het meteorologische model deze relaties adequaat presenteert. Dit betekent dat als er een bepaalde mate van coïncidentie is, dat deze coïncidentie automatisch in de berekening en de resultaten is meegenomen. Figuur 3.1 Simulaties met RACMO. In Basis behoren neerslag en buitenwater bij elkaar; de shuffles zijn de losgekoppelde berekeningen. Hier zijn als voorbeeld de eerste 4 van de in totaal 10 shuffles getoond. 5 van 27

14 Ter vergelijking hebben we ook een referentiereeks gemaakt waarin we er zeker van zijn dat er geen sprake is van coïncidentie. Deze reeks is gemaakt via een aantal aanvullende berekeningen waarbij we de verschillende grootheden (neerslag en windopzet op zee) expliciet onafhankelijk hebben gemaakt. Dit hebben we bereikt door beide grootheden totaal willekeurig met elkaar te combineren: bij elk van de 16 neerslagreeksen hebben we een willekeurige reeks van stormopzet gekozen. Dit noemen we een shuffle: de windopzet is geshuffeld ten opzichte van de neerslag. Dit hebben we 10x gedaan zodat een ensemble van geforceerde onafhankelijke reeksen is gemaakt. Zie Figuur 3.1 waar als voorbeeld de eerste vier shuffles zijn uitgetekend. We hebben de resultaten van beide berekeningen (de oorspronkelijke en het ensemble van willekeurige geshuffelde) vergeleken. Het verschil tussen beide berekeningen moet een indicatie zijn voor de mate van coïncidentie. Om te onderzoeken of we in de toekomst als gevolg van klimaatverandering en zeespiegelstijging tot andere conclusies zouden kunnen komen hebben we de hele berekening vervolgens nogmaals uitgevoerd voor de klimaatrun voor 2050 van het RACMO model. Hierbij is uitgegaan van een gemiddelde zeespiegelstijging van zowel 15 als 40 cm. 3.2 Modelinstrumentarium Algemeen Als meteorologisch model is het KNMI-RACMO gebruikt als regionaal klimaatmodel (RCM), waarbij de forcering is overgenomen uit het globaal klimaatmodel (GCM) EC-Earth. KNMI heeft de modeluitvoer bewerkt en geschikt gemaakt als invoer voor het watersysteemmodel: - Neerslag (stroomgebiedsgemiddelde uurneerslag). - Verdamping (actuele, stroomgebiedsgemiddelde verdamping op dagbasis). - Windopzet op de Waddenzee (gemiddelde waarde per 3 uur). Deze gegevens zijn vervolgens als invoer gebruikt voor het hydrologisch model (SOBEK-RR) en het hydraulisch model (RTC-Tools). Dit modelinstrumentarium is opgesteld in het kader van het project Sturing Fivelingo en Electraboezem, Deltares, Het instrumentarium bevat een conceptueel neerslagafvoermodel dat voor een eenheidsoppervlak voor een aantal typen bodemsoorten de neerslagafvoer modelleert. Vervolgens worden in FEWS deze afvoeren van de eenheidsoppervlakken vertaald naar afvoer per instroompunt op de polders en de boezems. Op deze manier is een enorme reductie van de rekentijd gerealiseerd. Het onderzoek richt zich op het boezemsysteem van Noorderzijlvest. Dit boezemsysteem is in RTC-Tools gemodelleerd, terwijl de toevoer vanuit de polders en overige gebieden is gemodelleerd door middel van het hydrologische model. Gezien de enorme hoeveelheden aan data (800 jaar, met grotendeels een interne tijdstap van 5 minuten) maar ook vanwege reproduceerbaarheid en voorkomen van fouten zijn de modellen in een FEWS configuratie opgezet. De berekeningen worden in stappen van telkens 1 jaar uitgevoerd en verwerkt. Hierbij wordt de toestand aan het eind van het jaar weer als initiële conditie gebruikt voor het volgende jaar. Binnen FEWS wordt alle invoer en uitvoer van de berekeningen opgeslagen en bewaard. 6 van 27

15 RACMO klimaatmodel getij SOBEK-RR neerslagafvoermodel RTC-Tools hydraulisch model Delft-FEWS jaarmaxima Plots van: - Normale run - Run zonder windopzet - 10 shuffles van windopzet en neerslag (μ,σ) Figuur 3.2 Opzet van berekening De berekende waterhoogtes worden vervolgens verwerkt tot jaarmaxima, op basis waarvan de extreme waarden statistiek wordt bepaald. De 10 shuffle berekeningen worden samengevat in een mediaan en met daaromheen de standaarddeviatie RACMO klimaatmodel Achtergrondinformatie over het RACMO model (versie 2.2) is beschreven in de volgende publicatie: (van Meijgaard, Lenderink, de Roode, Wipfler, Boers, en Timmermans, 2012) Figuur 3.3 RACMO domein 7 van 27

16 Het RACMO2 model wordt als regionaal klimaatmodel gebruikt, waarbij de randvoorwaarden worden geleverd uit het mondiale klimaatmodel EC-Earth (Hazeleger et al 2012.). Na de spinup van de oceaan van het wereldwijde klimaatmodel, is een ensemble geproduceerd door verstoringen van de oorspronkelijke atmosferische conditie van EC-Earth in 1850 waarna elk ensemble lid doorloopt tot het jaar Een overeenkomstige RACMO2-ensemble werd gegenereerd door het terugbrengen van elk van de EC-Earth ensemble leden voor de periode De resultaten voor de periode zijn genomen als huidig klimaat en de resultaten van de periode voor het klimaat van RACMO maakt gebruik van voorgeschreven zeeoppervlak temperaturen gegenereerd door EC-Earth en berekent dynamisch alle meteorologische processen op 5 minuten tijdstappen en 12 km resolutie voor het domein zoals weergegeven in Figuur 3.3. Aan RACMO is een model toegevoegd die de afwijking ten opzichte van de achtergrondtemperatuur uitrekent uitgaande van energiefluxen in de voorbije periode. De lokale diepte van de zee ter plaatse van het roosterpunt is daarbij een belangrijke parameter. Een warme zomerperiode leidt dan tot een positieve temperatuurafwijking in de nazomer, en de amplitude van deze anomalie is groter naarmate de zee ondieper is (dus nabij de kust). Zie meer informatie hierover in Attema, J.J. en G. Lenderink, The influence of the North Sea on coastal precipitation in the Netherlands in the present-day and future climate Clim. Dyn., 2014, 42, 1, , doi: /s Controle en benodigde bias correctie neerslag Het RACMO model heeft de neiging om continu enige motregen te laten plaatsvinden. Alle neerslag lager dan mm/hr is daarom op 0 mm/hr gezet. Het effect hiervan op de jaarsom is nihil. De daaropvolgende biascorrectie is door KNMI uitgevoerd en dient meerdere doelen, zodat de RACMO-runs ook voor andere terreinen kunnen worden ingezet. Daarvoor zijn er verschillende biases tegelijk van belang: 1. de verdeling (intensiteit) van de neerslag op natte dagen 2. de totale jaarsom 3. de natte-dag-frequentie KNMI heeft zicht met name gericht op (1) en (2): eerst een kwantielregressie (met limieten voor extreme neerslag) toegepast op de natte-dag-neerslag, en daarna de hele verdeling geschaald naar de waargenomen jaarsomneerslag, van belang voor bijvoorbeeld droogtestudies. Deze methode is gedetailleerd beschreven in van Pelt, et al., 2012, HESS, doi: /hess Deze schaling dempt de neerslag op alle natte dagen relatief even sterk, maar de extreem natte dagen dragen daar in absolute zin natuurlijk sterker aan bij dan de motregen dagen. De natte-dag-frequentie wordt in deze methode niet aangepast. 8 van 27

17 Figuur 3.4 Bias correctie van neerslag De biascorrectie is toegepast op basis van een waargenomen neerslagtijdreeks die als gebiedsgemiddelde voor het beheersgebied van Noorderzijlvest is afgeleid uit de uurreeks met radarklimatologie die is bepaald door Aart Overeem, KNMI voor de jaren 1998 t/m Verdamping In het hydrologische model is direct de actuele verdamping van RACMO, als gebiedsgemiddelde waarde, overgenomen. Hiervoor zijn de gewasverdampingsfactoren in het SOBEK-RR model op de waarde=1 gezet Afleiding stormopzet voor Lauwersoog KNMI heeft een regressiemodel opgesteld waarmee de windopzet bij Lauwersoog en Delfzijl kan worden ingeschat op basis van de wind op de Noordzee. De methode van het Timmerman windvakkenmodel (1977) is gebruikt om de opzet te bepalen voor een beperkt aantal kuststations van Nederland (van den Brink, 2005). Voor het gebruik van dit model in deze studie waren enkele aanpassingen noodzakelijk. Het Timmerman model maakt gebruik van grote vakken waarin de gemiddelde windsnelheid en - richting bepaald worden die als basis dienen voor de berekening van de opzet. De gebruikelijke indeling van deze vakken wijkt echter af van de gebieden waarvoor in deze studie de windsnelheid en -richting zijn bepaald. Ook bleek dat Timmerman voor Lauwersoog geen opzetbepaling had gedaan. 9 van 27

18 Bij de aanpassingen is de nadruk gelegd op het vinden van een goede overeenkomst tussen parameterisatie en waarnemingen voor de bovengemiddelde opzet, omdat juist in dergelijke situaties de vrije, gravitatie gedomineerde, spuiing of afvoer wordt belemmerd. De parameterisatie van het model dat de opzet berekent, is gegeven in de onderstaande vergelijking en heeft twee vrije parameters A en B: Opzet = 0.1 windsnelheid 2 A sin 2π (windrichting + B) waarin de opzet is uitgedrukt in meters [m], de windsnelheid is uitgedrukt in [m/s] en windrichting in hele graden t.o.v. het noorden. De factor 0.1 is noodzakelijk omdat de oorspronkelijke Timmermanvergelijking in decimeter was. De factor is gelijk aan 60 knopen, de windsnelheid die Timmerman heeft gebruikt bij het fitten van een sinusfunctie aan de opzetwaarden. Figuur 3.5 Repro-model voor windopzet voor Lauwersoog Door optimalisatie van de vrije parameters is de bovengemiddelde opzet van de stations Delfzijl en Lauwersoog zo goed mogelijk benaderd. Door de beperkte vrijheidsgraden die de twee vrije parameters bieden is het niet mogelijk om de opzet in zijn geheel goed te beschrijven. De optimalisatie van de parameterisatie is toegepast op het gemiddelde van de 16 RACMO realisaties. Figuur 3.5 toont de parameterisatie voor meetpunten Lauwersoog gemiddeld voor de 16 model realisaties, vergeleken met de waarnemingen. De waarneemreeks voor Lauwersoog is van 2000 tot 2013, de model members zijn representatief voor de periode 1951 tot van 27

19 3.2.3 Hydrologisch en hydraulisch modelinstrumentarium Het hydrologische en hydraulische modelinstrumentarium is bij het waterschap reeds beschikbaar en in gebruik voor sturingsdoeleinden. Het modelinstrumentarium draait binnen FEWS Noorderzijlvest en genereert uurlijks operationele sturingsadviezen. Voor validatie van het model verwijzen we naar de rapportage binnen het project Operationalisering Sturing Noorderzijlvest, project Dit modelinstrumentarium heeft Deltares in een losstaande, stand-alone FEWS applicatie gezet en de invoer vanuit het RACMO model ingevoerd. Daarnaast is een reeks van 10 minutenwaarden van het astronomisch getij voor Lauwersoog ingevoerd (aangeleverd door de Helpdesk Water, zie details in bijlage B). Gezien het beschikbare modelinstrumentarium zijn we er van uit moeten gaan dat het astronomisch getij geen invloed heeft op de windopzet. De neerslag geldt als gebiedsgemiddelde neerslag en is daarom één-op-één in SOBEK-RR overgenomen. Dit geldt ook voor de actuele verdamping. Omdat SOBEK-RR rekent met potentiele verdamping en gewasfactoren, zijn deze in SOBEK gecorrigeerd: de gewasfactoren zijn op 1 gezet. Vanwege het gebruik van CAPSIM is binnen SOBEK de verdampingsreductie niet volledig uit te zetten en wordt de verdamping alsnog gereduceerd in het geval het bodemvochtgehalte afneemt. Gezien de geringe fout die dit oplevert, leek ons dit binnen het kader van deze verkenning acceptabel. Sowieso treden de meeste maatgevende gebeurtenissen op tijdens perioden in het jaar dat er toch al weinig verdamping is. Hierbij speelt ook dat neerslagafvoermodellen vaak (en in ieder geval ook SOBEK-RR) last hebben van het minder goed kunnen doorrekenen van droge perioden. Ze drogen vaak te sterk uit, waardoor het langer duurt voordat er weer representatieve afvoeren worden berekend. Een beetje extra verdampingsreductie kan dus geen kwaad. De Electraboezem, het Lauwersmeer en alle kunstwerken (schilgemalen, boezemgemalen en spuimiddelen) worden gerepresenteerd door het RTC-Tools model. Voor de interpretatie van de resultaten is het van belang om te onderkennen dat de capaciteit van de boezemgemalen redelijk ongevoelig is voor de opvoerhoogte. In het model is hier dan ook geen rekening mee gehouden. Dit betekent per saldo dat er op de boezem geen enkel effect van coïncidentie tussen neerslag en stormopzet merkbaar zal zijn. Dit is alleen merkbaar op het Lauwersmeer zelf, omdat zelfs in de meest extreme omstandigheden het wateroverschot altijd zal worden weggepompt uit Schil 3 naar het Lauwersmeer. Wateroverlast zal dan met name rondom het Lauwersmeer optreden. Naast de boezemgemalen van Noorderzijlvest wordt ook door middel van spuisluizen (bij Friesche Sluis en Dokkumer Nieuwe Zijlen) vanuit de boezem van Wetterskip Fryslân geloosd op het Lauwersmeer. Dit kunnen ook forse debieten zijn. Als op een gegeven moment de waterhoogte op het Lauwersmeer hoger is dan in de Friese boezem, wordt de afvoer gestremd. In het model zijn we conform eerder uitgevoerde maatgevende hoogwaterstudies uitgegaan van een constante (en altijd ongestremde) afvoer vanuit wetterskip. Merk op dat dit sterk vereenvoudigd en niet realistisch is. Deze keuze is puur gemaakt vanwege de consistentie met eerdere berekeningen. 11 van 27

20 Deze aangenomen afvoeren zijn: - Dokkumer Nieuwe Zijlen: 60 m3/s - Friesche Sluis: 10 m3/s Berekeningsresultaten Binnen het FEWS instrumentarium worden de berekeningsresultaten (met 5 minuten tijdstap in het hydraulische model) geaggregeerd naar gemiddelde uurwaarden en dan opgeslagen. Op deze manier neemt de hoeveelheid aan resultaten significant af, maar kunnen de resultaten nog wel goed worden beoordeeld. Zo kan precies worden geanalyseerd welke weersituatie leidt tot een bepaalde maatgevende situatie op de boezem en het Lauwersmeer. Verder wordt de statistiek van de berekende maatgevende waterstanden weergegeven door middel van Gumbel plots op twee locaties: het Lauwersmeer en Oude Riet (in Schil 3) Klimaatscenario s Met het EC-Earth / RACMO modelinstrumentarium heeft KNMI zoals hiervoor al beschreven ook de periode doorgerekend, waarmee dus het klimaat van omstreeks 2050 kan worden afgeleid. In deze berekening is uitgegaan van scenario RCP-8.5 voor GHGs (greenhouse gasses) en aerosol concentraties. Net als voor het huidige klimaat betreft dit weer een ensemble van 16 realisaties van het weer over deze periode. Het weer is hier beschreven in termen van neerslag, verdamping en windopzet. Het astronomisch getij is voor de klimaatrun gelijk gehouden. Wel is de gemiddelde zeespiegelstijging meegenomen als algehele verhoging van het astronomisch getij. Eventuele effecten van de zeespiegelstijging op de hoogte van de getijde-amplitude zijn nog niet voldoende nauwkeurig bekend en zijn daarom genegeerd. Het effect van zeespiegelstijging is verkend voor de door KNMI aangegeven bandbreedte van 15 tot 40 cm. 3.3 Randvoorwaarden en beperkingen van deze aanpak Voor de volledigheid benoemen we hier nogmaals de aannames en beperkingen van de gehanteerde aanpak: 1 In het kader van deze studie is alleen gekeken naar de resultaten van de combinatie van EC-Earth (als globaal klimaatmodel) en het RACMO model (als regionaal klimaatmodel). Resultaten van andere modellen zijn niet meegenomen. 2 Ongehinderde (constante) afvoeren vanuit Wetterskip Fryslân. 12 van 27

21 4 Resultaten en discussie 4.1 Resultaten Oude Riet Allereerst tonen we de resultaten van meetpunt Oude Riet op Schil 3. Dit punt is (in de berekeningen) ongevoelig voor eventuele coïncidentie van neerslag en windopzet, doordat het wordt bemalen door de boezemgemalen H.D. Louwes en De Waterwolf. Beide gemalen zijn niet significant gevoelig voor de actuele opvoerhoogte, zodat dit niet is gemodelleerd en waardoor het effect van eventuele beperkte lozingscapaciteit vanuit het Lauwersmeer naar de Waddenzee nihil is. De berekende extreme waterhoogtes zijn in Figuur 4.1 en Tabel 4.1 weergegeven. Het Flood Level toont de hoogste alarmgrens, waarbij de kritische waterhoogte wordt overschreden en daadwerkelijke inundaties optreden. In Figuur 4.1 zijn tevens de resultaten van de meest recente officiële berekeningen getoond zoals uitgevoerd door Arcadis voor de jaren 2015 en Het valt op dat de resultaten van Arcadis voor het huidige klimaat substantieel hoger liggen dan volgens RACMO. Dit kan komen door het gebruik van verschillende perioden: RACMO gebruikt de periode 1951 t/m 2000 terwijl Arcadis als referentie de periode 1906 t/m 2010 gebruikt. Voor de klimaatrun met 40 cm zeespiegelstijging zijn de resultaten meer in lijn met elkaar. 0.9 Oude Riet (Schil 3) Water Level [m MSL] RACMO current climate climate 2050, 15cm SLR climate 2050, 40cm SLR Flood Level Arcadis, huidig 2015 Arcadis, klimaat Average return period [years] Plot position: Weibull Run 10: Figuur 4.1 Maatgevende waterhoogtes voor locatie Oude Riet op Schil van 27

22 Opvallend zijn de extreem hoge waterstanden die worden berekend voor T=800 jaar. Met name in de klimaatrun is dit niet eens meer realistisch, aangezien dan op vele plaatsen het water over de kades zou zijn gestroomd. Zie ook paragraaf 4.3 waar wordt ingezoomd op een aantal van deze gebeurtenissen. Tabel 4.1 Maatgevende waterhoogtes (m+nap) voor locatie Oude Riet op Schil 3 Scenario T=10 jaar T=25 jaar T=50 jaar T=100 jaar T=300 jaar Huidig , 15 cm SLR , 40 cm SLR Het verschil tussen de beide zeespiegelscenario s (15 en 40 cm) is goed te verklaren, ondanks het feit dat de boezemgemalen ongevoelig zijn voor de opvoerhoogte. Naast de boezemgemalen is er namelijk ook mogelijkheid tot vrije lozing bij de gemalen, indien de waterhoogte op het Lauwersmeer lager is dan in de boezem. Bij meer zeespiegelstijging is de lozing naar de Waddenzee minder, waardoor de waterhoogtes op het Lauwersmeer hoger zullen zijn en dus de kans op vrije lozing vanuit de boezem naar het Lauwersmeer lager is. In de toekomst zullen de buitenwaterstanden als gevolg van de globale zeespiegelstijging continu hoger zijn. Dit heeft grotere gevolgen voor de optreden waterhoogtes in het Lauwersmeer dan de windopzet, omdat windopzet relatief kort duurt. 4.2 Resultaten Lauwersmeer Samenvatting van berekende maatgevende waterhoogtes Allereerst geven we de resultaten van de normale berekeningen waarin de coïncidentie wel is meegenomen. Deze zijn in Figuur 4.2 weergegeven. Evenals bij Oude Riet is hier duidelijk een effect van klimaatverandering zichtbaar. Dit effect is uiteraard veel sterker omdat hier de zeespiegelstijging een veel directer effect heeft op de lozingsmogelijkheden. Lauwersmeer, summary current climate climate 2050, 15cm slr climate 2050, 40cm slr Flood Level Water Level [m MSL] Average return period [years] Plot position: Weibull Run 10: Figuur 4.2 Maatgevende waterhoogtes voor gemiddelde waterhoogte op het Lauwersmeer 14 van 27

23 Tabel 4.2 Maatgevende waterhoogtes (m+nap) voor Lauwersmeer voor de berekeningen met en zonder coïncidentie, alsook het verschil tussen beide berekeningsresultaten Scenario Coïnc. T=10 jaar T=25 jaar T=50 jaar T=100 jaar T=300 jaar Huidig Met Zonder Verschil , 15 cm Met Zonder Verschil , 40 cm Met Zonder Verschil Effect Coincidentie (m) Huidig Verschil 2050, 15 cm Verschil 2050, 40 cm Verschil 0.00 T=10 jaar T=25 jaar T=50 jaar T=100 jaar T=300 jaar Figuur 4.3 Verschil (uitgedrukt in meters) tussen berekening zonder en met coïncidentie voor het Lauwersmeer In Tabel 4.2 en Figuur 4.2 zijn de verschillen tussen de berekeningen weergegeven. Dit verschil is in feite de maat voor het effect van coïncidentie op het watersysteem van Noorderzijlvest, uitgedrukt in een extra waterhoogte. Dit effect ligt grofweg op 5 cm, maar varieert sterk in de klimaatscenario s. In de klimaatscenario s is wel duidelijker een trend zichtbaar: in de meer extreme gebeurtenissen neemt het effect van coïncidentie toe. In het algemeen kan worden gesteld dat bij zeespiegelstijging het effectieve bufferende vermogen van het Lauwersmeer afneemt. Daarmee neemt per saldo het effect van coïncidentie toe. Tabel 4.3 Effect op kansen (uitgedrukt in gemiddelde herhalingstijden) bij meenemen van coïncidentie voor Lauwersmeer Scenario T=10 jaar T=25 jaar T=50 jaar T=100 jaar T=300 jaar Huidig , 15 cm , 40 cm Een andere manier om de mate van coïncidentie te kwantificeren is het uitdrukken in termen van kansen. Momenteel worden maatgevende hoogwaterstanden uitgerekend zonder uit te 15 van 27

24 gaan van coïncidentie. Als coïncidentie wel zou worden meegenomen wijzigt bijvoorbeeld een T=100 waterhoogte naar een T=48 jarige waterhoogte voor het huidige klimaat. De resultaten van deze vergelijking staan in Tabel 4.3. Gemiddeld genomen kan worden gesteld dat de herhalingstijden halveren en dus de kansen verdubbelen! In termen van waterstandverschillen is het effect klein, maar in termen van verandering in kans op voorkomen is het effect groot. Dat betekent dat er weinig gevoeligheid is voor wijziging in extreme omstandigheden: immers het leidt maar tot een kleine verandering in extreme waarden. Daarmee kunnen we concluderen dat het watersysteem een zeer robuust systeem is. In termen van waterbeheer zou het waterschap zich dan ook vooral kunnen richten op het op orde te houden om de keringen wat betreft stabiliteit en minder op de hoogte van de keringen. Immers, extra hoogte geeft direct een enorme extra veiligheid, die niet altijd nodig is. Verder kan worden gesteld dat de kritieke maatgevende situaties niet zozeer afhangen van maximaal optredende waterhoogtes op de Waddenzee, maar juist van het gedurende langere tijd niet kunnen lozen vanuit het Lauwersmeer als gevolg van te hoge waterstanden tijdens eb. In Figuur 4.4 worden hiervan enkele voorbeelden gegeven. Dit is juist ook de reden dat tijdens extremere omstandigheden dit samenvallen een grotere rol gaat spelen. Figuur 4.4 Vier willekeurige voorbeelden van gebeurtenissen met hoge waterstand op het Lauwersmeer (rode lijn), altijd het gevolg van het missen van meerdere achtereenvolgende spuimogelijkheden door hoge buitenwaterstanden (zwarte lijn) 16 van 27

25 4.2.2 Nadere analyse huidig klimaat In Figuur 4.5 tonen we het resultaat voor het huidige klimaat. De blauwe punten geven het resultaat van de berekening, waarin coïncidentie impliciet is meegenomen. De grijze punten tonen de mediaan van de geshuffelde berekening, waarin coïncidentie geforceerd is uitgezet. De grijze band toont de standaarddeviatie van de shuffles. Figuur 4.6 toont daarnaast het resultaat van een berekening waarin de stormopzet is uitgeschakeld. Effectief is er dus alleen het astronomisch getij. Omdat er dan altijd ongehinderde spuimogelijkheden zijn, is er geen enkel probleem. Figuur 4.5 Waterhoogtes op het Lauwersmeer voor het huidig klimaat volgens RACMO (dus met coïncidentie) vergeleken met de shuffles (zonder coïncidentie) Lauwersmeer, current climate Water Level [m MSL] RACMO reference no surge median of 10 shuffles Flood Level Average return period [years] Plot position: Weibull Run 10: Figuur 4.6 Waterhoogtes op het Lauwersmeer voor het huidig klimaat volgens RACMO (dus met coïncidentie) vergeleken met de mediaan van de shuffles (zonder coïncidentie) en een berekening zonder windopzet op de Waddenzee (en derhalve nooit een gestremde lozing) 17 van 27

26 4.2.3 Nadere analyse klimaatrun met 15 cm zeespiegelstijging Vergelijkbaar met de voorgaande figuren met de detailresultaten voor het huidig klimaat geven Figuur 4.7 en Figuur 4.8 de resultaten weer voor de klimaatrun van 2050 met 15 cm zeespiegelstijging. Figuur 4.7 Waterhoogtes op het Lauwersmeer voor het klimaat 2050 met 15 cm zeespiegelstijging volgens RACMO (dus met coïncidentie) vergeleken met de shuffles (zonder coïncidentie) Lauwersmeer, climate 2050, 15 cm sea level rise Water Level [m MSL] RACMO reference no surge median and stdev 10 shuffles Flood Level Average return period [years] Plot position: Weibull Run 10: Figuur 4.8 Waterhoogtes op het Lauwersmeer voor het klimaat 2050 met 15 cm zeespiegelstijging volgens RACMO (dus met coïncidentie) vergeleken met de mediaan van de shuffles (zonder coïncidentie) en een berekening zonder windopzet op de Waddenzee (en derhalve nooit een gestremde lozing) 18 van 27

27 4.2.4 Nadere analyse klimaatrun met 40 cm zeespiegelstijging Vergelijkbaar met de voorgaande figuren met de detailresultaten voor het huidig klimaat geven Figuur 4.9 en Figuur 4.10 de resultaten weer voor de klimaatrun van 2050 met 40 cm zeespiegelstijging. Figuur 4.9 Waterhoogtes op het Lauwersmeer voor het klimaat 2050 met 40 cm zeespiegelstijging volgens RACMO (dus met coïncidentie) vergeleken met de shuffles (zonder coïncidentie) Lauwersmeer, climate 2050, 40 cm sea level rise RACMO reference 0.5 no surge 0.4 Water Level [m MSL] median and stdev 10 shuffles Flood Level Average return period [years] Plot position: Weibull Run 10: Figuur 4.10 Waterhoogtes op het Lauwersmeer voor het klimaat 2050 met 40 cm zeespiegelstijging volgens RACMO (dus met coïncidentie) vergeleken met de mediaan van de shuffles (zonder coïncidentie) en een berekening zonder windopzet op de Waddenzee (en derhalve nooit een gestremde lozing) 19 van 27

28 4.3 Details van enkele hoogwaters In paragraaf geven we enkele voorbeelden van situaties die in meer of mindere mate leiden tot maatgevende waterhoogtes. Figuur 4.11 toont zo n maatgevende gebeurtenis, de hoogste voor de berekening van het huidige klimaat. In de dagen voor 9 oktober valt zo n 40 mm neerslag, gevolgd door nog eens 60 mm vanaf 11 oktober. Als gevolg van windopzet worden twee spuicycli gemist en effectief ook de twee daarop volgende. Dan is er één beperkte spuimogelijkheid waarna opnieuw vier spuimogelijkheden worden gemist. Figuur 4.11 Neerslag (uurwaarden) met daaruit volgende waterhoogtes op het Lauwersmeer voor het huidig klimaat voor de berekende situatie rond 15 oktober 2009 Figuur 4.12 toont hetzelfde symptoom voor een situatie in Echter, het neerslagvolume tijdens deze gebeurtenis is significant hoger, met name rond 25 november. Toch zijn de optredende waterhoogtes lager dan de dagen ervoor, juist omdat er wel goed kan worden gespuid. Figuur 4.13 toont dit nog duidelijker: er is geen enkele significante stijging op het Lauwersmeer omdat goed kan worden gespuid. In het algemeen wordt uit analyse van de individuele gebeurtenissen duidelijk dat juist die weersystemen leiden tot maatgevende omstandigheden waarbij een krachtig front uit het Noordwesten leidt tot veel neerslag in combinatie met windopzet van het Noordzeebekken. Er trekt dan een diepe depressie over de Noordzee (of een treintje van twee) waarbij aan de achterzijde van de depressie gedurende langere tijd (orde dagen) een krachtige westelijke tot noordwestelijke/noordelijke stroming staat. De fronten die geassocieerd zijn met de (depressie) of depressies brengen veel regen in Noordwest-Nederland. Die regenval gaat voor de wind uit. De neerslag en stormopzet zijn op zichzelf niet uitzonderlijk (bijvoorbeeld orde T=10 jaar) maar leiden gecombineerd tot maatgevende condities. 20 van 27

29 Figuur 4.12 Neerslag (uurwaarden) met daaruit volgende waterhoogtes op het Lauwersmeer voor het huidig klimaat voor de berekende situatie rond 25 november 2629 Figuur 4.13 Neerslag (uurwaarden) met daaruit volgende waterhoogtes op het Lauwersmeer voor het huidig klimaat voor de berekende situatie rond 15 juli van 27

30 Ten slotte valt op dat veel van de berekende hoogwaterperioden optreden in het najaar. We hebben dit in het kader van het onderzoek niet verder kunnen analyseren. Wat zijn bijvoorbeeld de meteorologische condities en zijn deze typisch voor het najaar? Wel is duidelijk te zien dat het astronomisch getij bij Lauwersoog over het jaar heen gemiddeld in het najaar leidt tot minder lage laagwaters en derhalve tot minder spuimogelijkheden. Dit wordt geïllustreerd in Figuur 4.14 waarin het gemiddelde dagelijks minimum van de dag in het jaar is weergegeven. Uit de figuur blijkt dat de laagwaters in de periode oktober-november-december gemiddeld 30 cm hoger uitvallen dan in de periode rond mei. Ten opzichte van het streefpeil betekent dit grofweg een halvering van de spuicapaciteit waterhoogte [m NAP] streefpeil Lauwersmeer Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Figuur 4.14 Verloop van de laagwaters (blauwe lijn, getoond als laagste dagelijkse waterhoogtes) over het jaar. Ter illustratie ook het streefpeil van het Lauwersmeer (rode lijn). De jaarlijkse gang van het getij is een bekend gegeven, dat voor zover bekend - nooit is meegenomen in faalkansanalyses. De consequentie van deze jaarlijkse gang is dat de windopzet in de maanden oktober-januari sneller een rol van betekenis speelt, zeker ook omdat dit de maanden zijn waarin stormen relatief vaak voorkomen. Dit effect wordt nog eens extra versterkt bij doodtij, waarbij de laagwaters tot circa NAP-0.80m komen (niet getoond in de grafiek). Nadere analyse naar de samenhang tussen het getij en het voorkomen van hoogwaters is daarom gewenst. 22 van 27

31 5 Conclusies en aanbevelingen 5.1 Kader van het onderzoek Met behulp van de combinatie van het EC-Earth model voor het wereldwijde klimaat, het RACMO model voor het regionale klimaat en het operationele watersysteemmodel van Noorderzijlvest is verkend wat de gevolgen zijn het van het samenvallen van extreme neerslag en verhoogde buitenwaterstanden voor extreme waterhoogtes in het onderzoeksgebied. Het betreft nadrukkelijk een verkenning omdat de resultaten zijn gebaseerd op één combinatie van een globaal en een regionaal klimaatmodel. Hiermee wordt direct een belangrijke beperking van deze verkenning duidelijk: de berekende coïncidentie is zeer sterk afhankelijk van hoe correct de meteorologie wordt gesimuleerd. Als die niet juist is, staan ook de conclusies van dit onderzoek op losse schroeven. In het kader van deze studie is geen vergelijkbaar onderzoek gedaan naar andere meteorologische modellen. Wel is het klimaatmodel voor het huidige klimaat met behulp van biascorrectie zo goed mogelijk representatief gemaakt voor het huidige klimaat. 5.2 Conclusies Binnen het kader van dit onderzoek kunnen we uit de resultaten de volgende conclusies trekken ten aanzien van de onderzoeksvragen: 1 Welke fysische randvoorwaarden leiden tot relevante coïncidenties? In het kader van dit onderzoek is alleen de eventuele relatie tussen stormopzet en neerslag onderzocht. Uit analyse van de individuele gebeurtenissen blijkt dat die weersystemen leiden tot maatgevende omstandigheden waarbij een krachtig front uit het Noordwesten leidt tot veel neerslag in combinatie met windopzet van het Noordzeebekken. Er trekt dan een diepe depressie over de Noordzee (of een treintje van twee) waarbij aan de achterzijde van de depressie gedurende langere tijd (orde dagen) een krachtige westelijke tot noordwestelijke/noordelijke stroming staat. De fronten die geassocieerd zijn met de (depressie) of depressies brengen veel regen in Noordwest-Nederland. Die regenval gaat voor de wind uit. De neerslag en stormopzet zijn op zichzelf vaak niet uitzonderlijk (bijvoorbeeld orde T=10 jaar) maar leiden gecombineerd juist wel tot maatgevende condities. 2 Verandert de statistiek van coïncidentie in de toekomst? Op basis van de resultaten kan hier geen stellige uitspraak over worden gedaan. Er lijkt een lichte toename te zijn in de berekeningsresultaten, maar deze is in ieder geval niet significant. 23 van 27

32 3 Is coïncidentie voldoende verrekend in de huidige maatgevende normen? Voor het beheersgebied van waterschap Noorderzijlvest lijkt het effect van coïncidentie mee te vallen. Het effect is circa 5cm op de T=100 waterhoogte van het Lauwersmeer. Echter, andersom geredeneerd neemt de kans op het overschrijden van de T=100 waterhoogte significant toe: de kans wordt circa 2x zo groot. Dit geringe effect kan worden verklaard door het feit dat het Lauwersmeer juist boven NAP erg veel bergingsruimte heeft. Dit heeft een sterk dempend effect op de optredende waterhoogtes. Op plekken waar een dergelijke dempend reservoir niet aanwezig is kunnen de effecten van coïncidentie en zeespiegelstijging veel groter zijn. Het effect van zeespiegelstijging op de waterhoogtes is ook veel sterker dan het effect van de hier onderzochte verandering in klimaat en het optreden van samenvallende gebeurtenissen in de toekomst. We verwachten dit duidelijke effect van samenvallende extreme gebeurtenissen met name in watersystemen die een sterke relatie hebben met de zeewaterstanden. Als die er niet is, is er geen effect. Hiernaast kunnen we concluderen dat het Lauwersmeer een buitengewoon robuust watersysteem is dat maar weinig gevoelig is voor wijzigingen in extreme omstandigheden. Dat komt door de grote bufferende capaciteit van het Lauwersmeer. 5.3 Aanbevelingen Na het uitvoeren van deze verkenning komen we tot de volgende aanbevelingen: 1 De verkenning is uitgevoerd op basis van de circulatiepatronen zoals berekend met het globaal klimaatmodel EC-Earth en vervolgens lokaal verfijnd met het regionale RACMO model. Onbekend is nu in hoeverre andere globale weermodellen een vergelijkbare of juist andere mate van coïncidentie beschrijven. We adviseren daarom een aanvullende analyse uit te voeren met andere globale klimaatmodellen (GCMs) uit het CMIP5 model ensemble, omdat die modellen wel eens een circulatiestatistiek kunnen hebben die sterk afwijkt van het EC- Earth model. 2 De biascorrectie van de neerslag in RACMO heeft veel inspanning gevergd. De statistiek van de gebiedsgemiddelde neerslag komt daarmee overeen met de statistiek van de metingen voor de beschikbare meetperiode. We adviseren om deze statistiek te vergelijken met de nieuwe neerslagstatistiek die het resultaat zal zijn van de lopende herziening door KNMI en HKV in opdracht van STOWA. 3 In de berekeningen is nu uitgegaan van een continue afvoer vanuit het Wetterskip Fryslân. Dit betekent een forse overschatting van de afvoer, juist tijdens extreme waterhoogtes op het Lauwersmeer. We adviseren om dit in een eventueel vervolgproject te verbeteren door het modelinstrumentarium van het Wetterskip te koppelen met dat van Noorderzijlvest. 24 van 27

33 4 Na het uitvoeren van de berekeningen is een schat aan informatie beschikbaar waarop nog veel meer analyses kunnen worden uitgevoerd. Het huidige onderzoek heeft zich volledig gericht op het samenvallen van stormopzet en neerslag. Andere maatgevende condities (zoals neerslag bij extreem natte voorgeschiedenis) zijn niet onderzocht, maar hebben mogelijk een zelfde effect op de maatgevende waterhoogtes. Deze analyse kan al direct op de huidige berekeningsresultaten plaatsvinden. Een andere mogelijke analyse betreft een verkenning van het effect van volledige coïncidentie, waarbij tijdens extreme neerslag altijd ook extreme windopzet plaatsvindt. Beide parameters zijn dan volledig gecorreleerd. In de huidige studie hebben we alleen de ondergrens onderzocht door coïncidentie uit te schakelen, maar het is nog steeds onbekend wat volledige correlatie voor effect heeft. Als laatste noemen we de constatering dat de jaarlijkse gang van het astronomisch getij zodanig varieert (circa 30 cm) dat deze van invloed kan zijn op de spuimogelijkheden (Figuur 4.14). Nadere analyse naar de samenhang tussen het getij en het voorkomen van hoogwaters is daarom gewenst. 5 Het gebruik van klimaatmodellen opent een deur naar nieuwe toepassingen zoals studies over het effect van toekomstig weer op allerlei aspecten van het waterbeheer. Dit kan zowel in de vorm van voorbeelden van extreem weer (neerslag, droogte, effecten op waterkwaliteit) als ook voorbeeldjaren. We adviseren om een enkele jaren uit de toekomst te nemen en dan beschrijvend proberen te duiden wat we tegenkomen, zowel wat betreft droogte als extreem nat. Hoe ziet zo n jaar eruit? Wat voor verschillende typen weer kun je verwachten als waterbeheerder? In hoeverre kunnen we voor zo n jaar in de toekomst kwantificeren wat we kunnen bereiken met water vasthouden tijdens droogte en anticiperen tijdens natte omstandigheden? 25 van 27

34

35 6 Referenties Klimaatscenarios Sobek RTC-Tools Delft-FEWS Deltares, memo Effect coïncidentie op waterstanden in het boezemsysteem, 18 juni 2012 Deltares, 2014 memo Gekoppelde coïncidentie-berekening Noorderzijlvest en Friesland, kenmerk ZWS-0025, 5 september 2014 Deltares, 2015 Sturing Fivelingo en Electraboezem, project Brink, 2005 Timmerman,1977 Extreme winds and sea-surges in climate model University of Utrecht. Meteorological effects on tidal heights in the North Sea. KNMI. Hazeleger, W., and Coauthors, 2012: EC-Earth V2.2: description and validation of a new seamless earth system prediction model. Clim. Dyn., 39, , doi: /s Van Meijgaard, E., L. H. Van Ulft, W. J. Van de Berg, F. C. Bosveld, B. J. J. M. Van den Hurk, G. Lenderink, and A. P. Siebesma, 2008: The KNMI regional atmospheric climate model RACMO, version 2.1. KNMI, Van Meijgaard E, Van Ulft L H, Lenderink G, De Roode S R, Wip fl er L, Boers R and Timmermans R 2012 Refinement and application of a regional atmospheric model for climate scenario calculations of Western Europe Final Report, National Research Programme Climate Changes Spatial, Planning KvR 054/12 pp 1 44 Attema, J.J. en G. Lenderink, The influence of the North Sea on coastal precipitation in the Netherlands in the present-day and future climate Clim. Dyn., 2014, 42, 1, , doi: /s van 27