Water & klimaatverandering in Vlaanderen: impact en adaptatie

Prof. dr. ir. Patrick WillemsKU Leuven Dept. Burgerlijke BouwkundeAfdeling Hydraulica

Bridging the gap …Mondiale klimaatmodellen

Regionale klimaatmodellen

Lokale klimaatmodellenBelgië

Lokaal watersysteem

KLIMAAT-SCENARIO’S

>200 simulaties (CMIP5)

10tallen simulaties(EURO-CORDEX)

enkele(ALARO,CCLM)

Statistische neerschaling

Ntegeka, V., Baguis, P., Roulin, E., Willems, P. (2014), ‘Developing tailored climate change scenarios for hydrological impact assessments’, Journal of Hydrology, 508C, 307-321

Van Uytven, E., Willems, P. (2016), ‘Climate Perturbation Tool - Manual’, revised version Dec. 2016

Klimaatscenario’s>200 laatste generatie mondiale klimaatmodellen: resultaten voor Ukkel

Verandering in maandgemiddelde temperatuur over volgende 100 jaar:

Huidig klimaat

Klimaatscenario’s>200 laatste generatie mondiale klimaatmodellen: resultaten voor Ukkel

Verandering in maandgemiddelde neerslag over volgende 100 jaar:

Huidig klimaat

Zeespiegelstijging

1.7 tot 4 mm/jaar sinds 1927± 20cm in 100 jaartoekomstprojectie tot 2100: +20cm tot +80cm

Waterhoogte Belgische kust sinds 1925 + toekomstprojectie:

Willems P. (2014), ‘Actualisatie van de extreme-waarden-statistiek van stormvloeden aan de Belgische kust’, KU Leuven - Afdeling Hydraulica, Rapport voor de Vlaamse Overheid – WL & Afdeling Kust, okt. 2014

Weisse, R., Bellafiore, D., Menendez, M., Mendez, F., Nicholls, R., Umgiesser, G., Willems, P. (2014), ‘Changing extreme sea levels along European coasts’, Coastal Engineering, 87, 4-14

Impact op waterhuishouding ??

Impact op overstromingsrisico kustZeespiegelstijging

“Worst case” klimaatscenario

1000-jarige storm

Huidig klimaat

1000-jarige storm

bron:

Zeespiegelstijging +0.5 m:

Overstromingsrisico x 10

Ook: zoutintrusie grondwater en oppervlaktewater kustzone

Impact op overstromingsrisico kustZeespiegelstijging

Van den Eynde, D., et al. (2011) ‘Evaluation of climate change impacts and adaptation responses for marine activities (CLIMAR)’, Final Report, CLIMAR project voor Federaal Wetenschapsbeleid.

Herziening Sigmaplan (2000-2003): +60 cm

Terugkeerperiode eerste overstroming Schelde tussen Gent en Vlissingen:• Huidig klimaat, na realisatie gecontroleerd

overstromingsgebied Kruibeke-Bazel-Rupelmonde (13de gecontr.overstromingsgeb. eerste Sigmaplan; 600 ha): 350 jaar

• Na 60cm zeespiegelstijging en geen verdere maatregelen: 25 jaar

• ±4000 ha extra overstromingsgebied nodig: ±4000 jaar

Optimaal herzien Sigmaplan (na KBA: 1325 ha, 656 ha tegen 2050 + 23.9 km dijkverhogingen + muur Antwerpen)

Monbaliu, J., et al., Nicholls, R.J., Ohle, N., Schuster, D., Sothmann, J., Willems, P. (2014), ‘Risk assessment of estuaries under climate change: lessons from Western Europe’, Coastal Engineering, 87, 32-49

Impact op overstromingsrisico ScheldeZeespiegelstijging

Rivierdebieten & overstromingenIn WINTER:Huidig klimaat tot 2100:

toename neerslag: 0 tot +60% toename temperatuur en verdamping: +1.5 tot 4°C

Toename piekafvoeren tot +35% afwaartstot > +100% opwaarts

Vansteenkiste, Th., Tavakoli, M., Ntegeka, V., De Smedt, F., Batelaan, O., Pereira, F., Willems, P. (2014), ‘Intercomparison of hydrological … in climate scenario impact projections’, Journal of Hydrology, 519, 743–755

Rivierdebieten & watertekortenIn ZOMER:Huidig klimaat tot 2100:

afname neerslagvolumes: 0 tot -60% aantal natte dagen: 0 tot -50% toename temperatuur en verdamping: +2 tot 9°C

Daling laagwater

Afname laagwaterafvoeren: tussen -30% en -70%Gevolgen voor waterbeschikbaarheid (drinkwater, industrieel water, landbouw, scheepvaart), waterkwaliteit, ecologie

Tabari, H., Taye, M.T., Willems, P. (2015), ‘Water availability change in central Belgium for the late 21th century’, Global and Planetary Change, 131, 115-123

Verdroging en lagere waterbeschikbaarheidSchelde-stroomgebied is erg kwetsbaar voor drogere zomers en

lagere waterbeschikbaarheid !

Gemiddelde waterbeschikbaarheid is zeer beperkt in Vlaanderen en Brussel:1480 m3/(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. Frankrijk)

Ook:• Sterke verstedelijking, veel verharding: verhoogde en versnelde oppervlakteafstroming,

verminderde infiltratie• Sterke drainage door landbouw

Watervoorziening

water“transfer” naar Vlaanderen

Willems, P. (2015), ‘Effecten van de klimaatverandering op de laagwaterproblematiek van de Maas’, 20 jaar Maasafvoerverdrag, Riemst, 23 november 2015

Niet duurzame diepe grondwateronttrekkingen

Studie prof. K. Walravens U.Gent:

Op sommige plaatsen is het diepe grondwater met meer dan 100 m gedaald t.o.v. natuurlijke situatie

Sokkelsysteem“In de zone van de depressie-trechter 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 depressie-trechter, geen verdere daling van de peilen te laten optreden”

Grote kwetsbaarheid voor droogte al goed zichtbaar

Extreme neerslag & rioleringsoverloopIn ZOMER:Huidig klimaat tot 2100:

20-jarig zomeronweder: tot +50%

Steden (vb. Antwerpen):

factor 2 – 10 toename in frequentie rioleringsoverloop

Willems, P. (2013). ‘Revision of urban drainage design rules after assessment of climate change impacts on precipitation extremes at Uccle, Belgium’, Journal of Hydrology, 496, 166–177

Toenemende urbanisatieKwetsbaarheid voor klimaatverandering versterkt door toenemende verharding

1976: 4 – 5% verhard

Bron: PhD Lien Poelmans,KU Leuven, 2010

2000: 9 – 10% verhard

2000

Toename in verharding:Vlaanderen en Brussel:

Poelmans, L., 2010. Modelling urban expansion and its hydrological impacts. PhD manuscript KU Leuven –Faculteit Wetenschappen (promotor prof. A. Van Rompaey)

1976

Toenemende urbanisatieKwetsbaarheid voor klimaatverandering versterkt door toenemende verharding

1976: 4 – 5% verhard

“business-as-usual” 2050: ±20% verhard

Toename in verharding:Vlaanderen en Brussel:

2050

1976

Poelmans, L., 2010. Modelling urban expansion and its hydrological impacts. PhD manuscript KU Leuven –Faculteit Wetenschappen (promotor prof. A. Van Rompaey)

betonstop

Toenemende urbanisatieKwetsbaarheid voor klimaatverandering versterkt door toenemende verharding

Toename in verharding:

Beperktere aanvulling grondwaterreserves:

Poelmans, L., Van Rompaey, A., Ntegeka, V., Willems, P. (2011), ‘The relative impact of climate change and urban expansion on river flows: a case study in central Belgium’, Hydrological Processes, 25(18), 2846-2858

Uitdaging voor ons watersysteem?

frequentere extreme weerschokken door klimaatverandering

Veerkracht vergroten!

Integreer water beter in ruimtelijke planning: zorg voor groenblauwe dooradering in ruimtelijk beleid

Duurzaam – veerkrachtig waterbeheer:Groenblauwe netwerken op macroniveau

Duurzaam – veerkrachtig waterbeheer:Groenblauwe netwerken op macroniveauZorg voor groenblauwe dooradering in ruimtelijke beleid:

• Hemelwater aan bron bufferen• Ruimte geven aan rivier / bufferen van overtollig rivierwater

• Geïntegreerde oplossing voor zowel hemelwater- als rivieroverstromingsproblematiek

• Bovendien: meervoudige functies inzake:o Recreatieo Ecologische verbindingeno Buffering tegen stedelijke hitte-eilandproblematiek (hittestress)o Oppervlaktewater-zuiveringo Aanpak droogteproblematiek (hemelwaterinfltratie)

Opwaartse verharding / afvoer -> afwaartse wateroverlast

Duurzaam stedelijk waterbeheer:Meer lokale-opwaartse berging en infiltratie

Groen en blauw die de plaats innemen van grijs …

Duurzaam stedelijk waterbeheer:Meer lokale-opwaartse berging en infiltratie

individuele infiltratie:

: doorlatende verharding en (voor)tuin

: regenwaterberging en -hergebruik

Betere afstemming tussen ruimtelijke planning / stadsontwerp / groenbeheer & stedelijk waterbeheer:

Meervoudige functies aan open ruimtes in de stad (vb. parken, groenzones):

Campus Park, Clichy sous Bois [Composante Urbaine, 2004]

Duurzaam stedelijk waterbeheer:Meer lokale-opwaartse berging en infiltratie

RIONED 2009De Vleeschauwer, K., et al. P. (2014), ‘Green - blue water in the city: quantification of impact of source control versus end-of-pipe solutions on sewer and river floods’, Water Science and Technology, 70.11, 1825-1837

Intelligente sturing van stuwen, bekkens op/langs waterlopen Model Predictive Control

Bovendebieten / spoeling tegenzoutbezwaar kanaal Gent-Terneuzen

Pompen tegen lekverliezen aan sluizencomplexen

Spaarbekkens

Strandophogingen(breder en hoger strand)

Duinbescherming

Strandhoofden, golfbrekersOverslag beperken, stabiliteit

Voorstel Vlaamse Baaien

Klimaatadaptatie

27

Illustratie: Linda van Os

Meer info water & klimaatverandering in Vlaanderen:http://www.kuleuven.be/hydr/CCI-HYDR

patrick.willems@kuleuven.be