Klimaatverandering en waterkwaliteit Wat staat ons te wachten

Transcriptie

1 Klimaatverandering en waterkwaliteit Wat staat ons te wachten Sarian Kosten Theo Claassen Massale vissterfte door anoxia tijdens droge en warme zomer Australië Inzichten uit de wetenschap.. en voorbeelden uit de praktijk Photo credit: Keith Bell Paerl and Huisman, 29 (Science) Aantal klimaatgerelateerde artikelen in H2O H 2 O klimaat algemeen klimaat & waterkwaliteit 1. Klimaatinvloed op waterkwaliteit: overzicht 3. Conclusies: wat staat ons te wachten en wat staat ons te doen

2 Temperatuur Aquatische processen Klimaatverandering overzicht CO 2 atmosfeer Ecologische consequenties Wind Primaire productie Respiratie Fotodegradatie Turbulentie Neerslag/ luchtvochtigheid Zonnestraling/ wolken Debiet Verblijftijd Waterniveau Runoff/Overstorten Verspreidingvan organismen (invasievan Cylindrospermopsis raciborskii) Fenologie (vervroegde algenbloei) Structuur (shift in alternatieve evenwichten) Functioneren (toenameco 2 emissions) Waterkwaliteit Nutriëntenen organische stof input Runoff Debieten UV straling Gezondheid Recreatie Visserij Drinkwater Natuur Terrestrische ecosysteem veranderingen Anthropogene veranderingen Indirecte effecten van klimaatverandering Complexe temperatuureffecten Temperatuur Zeespiegelsteiging Vis Zooplankton / Vegetatie / Nutriënten Fytoplankton Zwevend Allelopathische stof stoffen Turbiditeit Kosten, in press Complexe effecten van precipitatieregime Neerslag Klimaateffecten verschillen per driver peilverhoging/ toename stroomsnelheid Vegetatie Zwevende & opgeloste stoffen afspoeling Vis afspoeling/ verdunning / Nutriënten uitspoeling Fytoplankton drivers veroorzaken impact/stress in vele combinaties terugkoppelingenmakenvoorspellingenvan de effecten op waterkwaliteit lastig Turbiditeit 1. Klimaatinvloed op waterkwaliteit: overview 3.Conclusies: wat staat ons te wachten en wat staat ons te doen

3 Gemiddelde zomer temperatuur in Friese wateren 19 Gemiddelde van T Gemiddeldetemperatuurin waterenin Hollands Noorderkwartier 18 Temperatuur o C watertype beken boezemmeren 14 boezemvaarten/kanalen petgaten poldervaarten 13 sloten Jaar Van Dam 29 Fosfor Stikstof Koolstof Zwavel Concentratie afhankelijk van: Temperatuur Primaire productie Respiratie Hogere temperaturen resulteren over het algemeen in lagere O 2 concentraties Klimaat heeft ook gevolgen voor dagnachtfluctuaties en verticale zuurstofprofielen in de waterkolom rivieren: De Maas in 26 Debiet (m3/s) (mg/l) 2 1 Water temperatuur (C) ( o C) Debiet 23mei 12jun 2jul 22jul 11aug 31aug 2sep en temperatuur 1jul 6jul 11jul 16jul 21jul 26jul 31jul in de Friese wateren ondiepe meren Ondiepe meren: zomer 23 1% lager dan in 2 en 24 Sloten: zomer 23 21% hoger dan in 2 en 24 (vegetatie) Zwolsman en Van Vliet, 26 (H2O)

4 net boven het sediment ondiepe meren over dieptegradiënt ondiepe meren Data van eutrofemeren(tp>2 µgl1). (R 2 =.78). Kosten, in press Eutrofe meren warmer dan oligotrofe meren In warme meren treedt bij een gering verticaal temperatuurverschil al stratificatie op Zeer laag zuurstofgehalte op de bodem van warme eutrofe meren Kosten, in press Fosfor Stikstof Fosfor belasting: intern en extern bemesting gewas grondwater Portielje, 27 Interne fosfor belasting Fosfor belasting 15 o C 2 o C Interne Pbelasting sterk beïnvloed door temperatuur Jeppesen et al., 29 (J. Env. Qual.) Boers, 1986 (Hydrobiol. Bul.) Externe Pbelasting sterk beïnvloed door neerslagregime Jeppesen et al., 29 (J. Env. Qual.)

5 Totaal fosfaat in Friese wateren Beken Langzaam stromende rivier (midden/benedenloop op zand) (R5) Totaal fosfaat (als P) (mg/l) Meetpunt 264 jan feb mrt apr mei jun jul aug sep okt nov dec Beken: juli/aug24 hoger dan in 2 en 23 Ondiepe meren: geen trend Fosfor Stikstof Stikstofbelasting Relatie tussen neerslag en stikstofvracht uit het Conestoga stroomgebied(usa) bemesting denitrificatie gewas grondwater Nvrachten sterk beïnvloed door neerslagregime Chang, 24 Denitrificatie Denitrification (µmol N m 2 h 1 ) Sloten Temperature ( o C) 1 C temperatuurverhoging 28% meer denitrificatie Denitrificatie sterk afhankelijk van temperatuur Veraart en De Klein, in prep Totaal stikstof in Friese wateren Sloten Totaal stikstof (als N) (mg/l) Gebufferde laagveensloten (M8) Meetpunten 67, 92 jan feb mrt apr mei jun jul aug sep okt nov dec Laagveensloten: zomer 23 ca. 5% lager dan in 2 en 24; herfst 2 hoger dan in 23 en 24 Ondiepe meren: zomers geen verschil; herfst 2 hoger dan in 23 en 24 samengevat Temperatuur Metabolisme Oplosbaarheid Respiratie> PP O Anoxia Denitrificatie Decompositie Sediment P nalevering N P C Kosten, in press

6 samengevat Ondiepe meren fytoplankton waterplanten zooplankton, vis Fytoplankton langer groeiseizoen Ondiepe meren Fytoplankton hogere pieken Rivieren: de Maas Wanink et al., 28 (H2O) Ibelings et al., 1998 (J. App. Phyc.) Fytoplankton soortensamenstelling Ondiepe meren Fytoplankton invasieve soorten Ondiepe meren Fytoplankton samengevat: langer groeiseizoen / timing hogere pieken verandering soortensamenstelling invasie warme soorten Cylindrospermopsis raciborskii Huszar, Kostenet al., in prep

7 Macrofyten afname soortenrijkdom? vnl sloten fytoplankton waterplanten zooplankton, vis Van Dam, 29, data HHNK Macrofyten toename drijvende planten? Vnl. sloten Geen eenduidig klimaatsignaal door oligotrofiëring? Van Dam, 29, data HHNK Macrofyten toename drijvende planten Sloten Strengewinter & hetezomer Koelezomer& mildenattewinter Bedekkingmet drijvendeplantenlijktsterkbeïnvloeddoor winteromstandigheden Netten, Van Zuidam& Scheffer (in prep) Klimaatinvloeden op macrofyten Vervroeging groeiseizoen na warme winter Hogere temperaturen veranderingen lengte groeiseizoen Diepere kolonisatie en hogere biomassa in warme (voor)jaren Lage bedekking na koud voorjaar (groei pas op gang als zonlicht al afneemt) Hoge bedekking na strenge winter (fishkill) Afname soortenrijkdom? Toename drijvende planten Toename exoten

8 Grote waternavel Macrofyten samengevat Alles tezamen > in warmer klimaat bedekkingsgraad moeilijker te voorspellen Macrofyten Fytoplankton Klimaatverandering lijkt in voordeel van fytoplankton te werken > lagere kritische nutriëntenbelasting fytoplankton waterplanten zooplankton, vis Kosten et al., 29 (GCB) Zoöplankton Vis Fenologische verschuivingen > mismatch In warmere klimaten vaak kleinere taxa Mede hierdoor lagere graasdruk Kosten et al., 29 (Ecosystems) Toename kleinere individuen en soorten Verdwijnen warmte gevoelige soorten (zoals zalmachtigen) Massale sterfte tijdens strenge winters maar ook in hete zomers Sterfte door temperatuur gerelateerde ziekten

9 1. Klimaatinvloed op waterkwaliteit: overzicht 3. Conclusies: wat staat ons te wachten en wat staat ons te doen Wat staat ons te wachten complexe doorwerking klimaateffecten Temperatuur Fytoplankton Vegetatie Zwevende & opgeloste stoffen Vis Neerslag Turbiditeit Nutriënten Fytoplankton Wat staat ons te wachten complexe doorwerking klimaateffecten Temperatuur / Vis Zooplankton / Vegetatie / Nutriënten Zwevend Allelopathische stof stoffen Turbiditeit Vis Zooplankton / Vegetatie / Nutriënten Fytoplankton Zwevend Allelopathische stof stoffen Turbiditeit Wat staat ons te wachten Versterking eutrofiëringseffecten Onvoldoende reductie/toename externe nutriëntenbelasting Toename interne Pbelasting Afname stabiele submerse vegetatie Toename algen/cyanobacteriële blooms Wat staat ons te doen Grotere inspanning nodig om waterkwaliteitsdoelen (oa KRW) te halen Wat staat ons te doen Grotere inspanning nodig Heegermeer 18, 16, R 2 =, , chlorofyla (mg/m3) 12, R 2 =,4661 1, 8, 6, 4, 2,, chlorofyl,4 Fosfaat,35,3,25,2,15,1,5, fosfaat (mg/l) jaren data Wetterskip Fryslân

10 Wat staat ons te doen Aanpassen maatlatten en referenties KRW? Wat staat ons te doen Aanpassen maatlatten en referenties KRW? aanpassen chlnormen? Cylindrospermopsis raciborskii? Wat staat ons te doen Wat staat ons te doen Klimaateffecten vertonen overeenkomsten met eutrofiëringseffecten hierdoor: hebben we al veel kennis hoe problemen aan te pakken (sinds WVO in 197) zijn klimaatmaatregelen ook geenspijt maatregelen (ze versterken ook oligotrofiëring)