Effecten van de klimaatverandering op de laagwaterproblematiek van de Maas Prof. dr. ir. Patrick Willems KU Leuven Dept. Burgerlijke Bouwkunde Afdeling Hydraulica
Historische trend in temperatuur Jaarlijkse gemiddelde temperatuur mondiaal:
Historische trend in temperatuur Jaarlijkse gemiddelde temperatuur te Ukkel: Bron: MIRA o.b.v. KMI
Historische trend in neerslagextremen Extreme hoge dagneerslag: Anomalie in hoge extremen; bewegend venster 15 jaar Willems, P. (2013), Multidecadal oscillatory behaviour of rainfall extremes in Europe, Climatic Change, 120(4), 931 944
Historische trend in debietextremen Maandgemiddelde rivierafvoeren in winter te Monsin sinds 1925: Anomaly [%] 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 Anomalie in hoge extremen; bewegend venster 15 jaar Precipitation, Uccle River flow, Meuse at Monsin 1990s 1910s-1920s 1950s-1960s 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Willems, P. (2013), Multidecadal oscillatory behaviour of rainfall extremes in Europe, Climatic Change, 120(4), 931 944
Toekomstige klimaattrend??
Klimaatmodellen (nieuwste generatie, conform 5 de klimaatrapport IPCC) Mondiale klimaatmodellen >200 simulaties (CMIP5) Regionale klimaatmodellen 10tallen simulaties (EURO-CORDEX) Lokale klimaatmodellen België enkele (ALARO, CCLM) Statistische neerschaling KLIMAAT- SCENARIO S Lokale impactmodellen
Broeikasgasscenario s Bron: MIRA, 2015 na Peters et al., 2013
Verwachte invloed klimaatverandering Maandgemiddelde temperatuur Sterke toename in temperatuur (vooral in zomer) Huidig klimaat
Verwachte invloed klimaatverandering Maandgemiddelde neerslag Winter: weinig neerslagverandering Zomer: sterke neerslagdaling Huidig klimaat
Verwachte invloed klimaatverandering Aantal buien per maand Zomer: sterke daling in aantal dagen met regen Huidig klimaat
Klimaatverandering Meer tijdsvariatie Toename broeikasgassen in de atmosfeer Temperatuurstijging Toename verzadigingsconcentratie waterdamp
Verwachte invloed klimaatverandering Extreme neerslagintensiteiten zomerbuien Voorbeeld voor 20-jarige bui: % Toename in extreme neerslagintensiteiten (vooral voor zomeronweders)
Verwachte invloed klimaatverandering Verdroging! Huidig klimaat tot 2100, zomerperiode, Ukkel: afname neerslagvolumes: 0 tot -60% aantal natte dagen: 0 tot -50% toename temperatuur en verdamping: +2 tot 9 C Daling laagwater Voortschrijdend neerslagtekort op jaarbasis: Tot jaarlijks zomertekort van 200 mm (ter vergelijking: 1976 = 285 mm tekort )
Verwachte invloed klimaatverandering Verdroging! Daling laagwater Voortschrijdend neerslagtekort op jaarbasis:
Verwachte invloed klimaatverandering Verdroging! Impact op laagwaterafvoer Maas? Daling laagwater Maandgemiddeld debiet Maas te Monsin, 2100: Gemiddeld tot 25% daling in zomerafvoer (JJA) tot 50% in najaar o.b.v. KNMI 06 scenario s Bron: Klijn et al. (2011) 10% tot 40% daling in 7-dagen laagwaterafvoer Bron: AMICE (2013)
Verwachte invloed klimaatverandering Verdroging! Impact op laagwaterextremen? Laagste zomerdebieten waterlopen in Vlaamse binnenland, 2100: DROOG scenario Daling laagwater MIDDEN scenario tot 70% daling in 1-dag laagwaterafvoer o.b.v. CCI-HYDR scenario s NAT scenario
Verwachte invloed klimaatverandering Verdroging! Daling laagwater Impact op laagwaterextremen? Laagste zomerdebiet Maas te Borgharen, 2100: 1 1 / debiet [m 3 /s] 1/Debiet (m3/s) 0.1 0.01 Klimaatscenario s Huidig klimaat tot 70% daling in 1-dag laagwaterafvoer o.b.v. CCI-HYDR scenario s Huidige condities Laag scenario Gemiddeld scenario Hoog scenario 0.001 0.1 1 10 100 Terugkeerperiode (jaar) Terugkeerperiode [jaar]
Verwachte invloed klimaatverandering Verdroging! Impact op laagwaterextremen? Laagste zomerdebieten Grote Nete: DROOG scenario MIDDEN scenario Laagste zomerdebieten Grote Nete, 2100: -30% -> -60% -20% -> -40% Vansteenkiste, Th., Tavakoli, M., Ntegeka, V., De Smedt, F., Batelaan, O., Pereira, F., Willems, P. Intercomparison of hydrological models in climate scenario impact projections, Journal of Hydrology, 2014
Verwachte invloed klimaatverandering Verdroging! Impact van verminderde laagwaterafvoer Maas? Daling laagwater Ook: hogere watertemperatuur en lagere waterkwaliteit (verminderde verdunning) in zomer Wuijts et al. (2012): concentraties tot factor 10 hoger aan innamepunten in NL bij zomer 1976 Invloed op: - Watervoorziening (8 innamepunten, o.a. Tailfer opw. Namen vr. Brussel: 3 m3/s, water-link Albert- & Netekanaal -> Antwerpse aggl.: 5.8 (Duffel) + 2.9 (Broechem) m3/s): debiet + duur (aantal dagen) van belang - Energiesector: - Elektriciteitscentrales (5 10% reductie in productie: Chooz, Tihange, 4 gas- en steenkoolcentrales in NL) - Hydro-elektriciteitscentrales (10% 70% reductie; 16 langs de Maas) - Scheepvaart: tot 1500% extra kost (gegroepeerd schutten, langere wachttijden, maatregelen om waterverliezen aan sluizen te beperken) - Landbouw: +/- 20% verandering in gewasopbrengst - Andere: Natuur, Recreatie, Visserij
Verwachte invloed klimaatverandering Verdroging en lagere waterbeschikbaarheid Vooral Vlaanderen is erg kwetsbaar voor drogere zomers en lagere waterbeschikbaarheid! Gemiddelde waterbeschikbaarheid is zeer beperkt in Vlaanderen en Brussel: 1480 m 3 /(persoon.jaar) Internationale normen: <2000 zeer weinig <1000 ernstig watertekort Door: Hoge bevolkingsdichtheid Slechts beperkt gedeelte van beschikbaar oppervlaktewater afkomstig van lokale neerslag Ook/dus: Sterk afhankelijk van de buurregio s (vb. Maasafvoerverdrag) Ook: Sterke verstedelijking, veel verharding: verhoogde en versnelde oppervlakteafstroming, verminderde infiltratie Sterke drainage door landbouw
Grote kwetsbaarheid reeds goed zichtbaar Niet duurzame diepe grondwateronttrekkingen in verleden Studie prof. K. Walravens U.Gent: Op sommige plaatsen is het diepe grondwater met meer dan 140 m gedaald t.o.v. natuurlijke situatie Sokkelsysteem In de zone van de depressietrechter moeten de gewonnen debieten teruggebracht worden tot 25 % van de vergunde debieten anno 2000, om een zeker peilherstel te realiseren en, ook op langere termijn (50 jaar), althans in het centrum van de depressietrechter, geen verdere daling van de peilen te laten optreden.
Ook: toenemende urbanisatie Kwetsbaarheid versterkt door toenemende verharding Toename in verharding in Vlaanderen en Brussel: 1976 1976: 4 5% verhard 2000 2000: 9 10% verhard Bron: PhD Lien Poelmans, KU Leuven, 2010
Ook: toenemende urbanisatie Kwetsbaarheid versterkt door toenemende verharding Toename in verharding in Vlaanderen en Brussel: Beperktere aanvulling grondwaterreserves:
Klimaatverandering & urbanisatie Vlaanderen erg kwetsbaar voor verdroging en lagere waterbeschikbaarheid
Hoe omgaan met grote onzekerheden toekomstige klimaatverandering in beleid? De grote onzekerheden mogen geen argument zijn om klimaatimpactstudies of klimaatadaptatie uit te stellen! voor meest droog klimaatscenario Risico = Kans * Gevolg hoog? zeer hoog Voorzichtigheidsprincipe: Houd rekening met pessimistisch klimaatscenario Neem klimaatverzekering
Hoe omgaan met grote onzekerheden toekomstige klimaatverandering in beleid? Nood aan flexibele en duurzame oplossingen die efficiënt zijn voor elk klimaatscenario houd rekening met mogelijke noodzaak tot toekomstige aanpassingen i.f.v. werkelijke klimaatevoluties (flexibiliteit, adaptief werken)
Toekomstige uitdaging voor het Maasafvoerverdrag!
Intelligente sturing van stuwen, bekkens op/langs waterlopen? Model Predictive Control Pompen tegen lekverliezen aan sluizencomplexen Bovendebieten / spoeling tegen zoutbezwaar kanaal Gent-Terneuzen Spaarbekkens
Onderzoek naar klimaatverandering (+urbanisatie) en water in België: http://www.kuleuven.be/hydr/cci-hydr Patrick.Willems@bwk.kuleuven.be