12 april 2023

Hydrologische consequenties van klimaatverandering

Hydrologische voorspellingen: gaan we vooruit?

Aline te Linde

12 april 2023

Inleiding

• Hydrologische cyclus• Hydrologische projecties• Extreme afvoeren• Deltascenario’s• Conclusies

12 april 2023

Hydrologische cyclus

12 april 2023

+ menselijke invloed

Rijn, Lobith - referentie - 1995

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

j f m a m j j a s o n d

Maand

Afv

oer

(m3/

s)

Gemeten

Gesimuleerd

Rijn, Lobith - referentie - 1976

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

j f m a m j j a s o n d

Maand

Afv

oer

(m3/

s)

Gemeten

Gesimuleerd

Hydrologisch model (HBV) simulatie

12 april 2023

Voorspelling en scenario’s

Korte termijn: Early flood warning /

storm surges / waves (FEWS)

Middellang / seizoen: Drought warning / monitoring

Lange termijn: klimaatverandering

12 april 2023

Gaan we vooruit?

Jaap Kwadijk: “Het gaat niet alleen om de kwaliteit van de voorspelling, maar om de waarde van de voorspelling.”

Ja, hydrologische korte termijn voorspellingen beter:• Weersvoorspellingen beter• Modellen worden beter• Statistische analyses beter• Computers sneller

In geval van klimaatverandering spreken we over projecties, in plaats van voorspellingen.

Beter?

12 april 2023

Delta methode

% verandering

Geobserveerde reeks Getransformeerde reeks

Hydrologisch model Hydrologisch model

Afvoerregime

Directe methode

RCM control run RCM scenario run

Hydrological model Hydrological model

Afvoerregime

Van klimaatsignaal naar afvoer

12 april 2023

DUITSLAND

OO STENRIJK

ZW ITSERLAND

FR ANKRIJK

BELGIE

LUX EM B URG

ITALIE

Saar

L

Legenda

R ijn

M aas

S ch elde

E em s

an de re

Kaartvervaard ig ing: Rijkswaterstaat, Meetkundige Dienst © 1998

Leda

Hase

Eems

Dalke

Lippe

Maas

Maas

Maas

Rijn

Rijn

Rijn

Rijn

IJssel

Vecht

Rurh

Sieg

Moezel

Moezel

Nahe

Lahn

Main

Neckar

Meurthe

Ill

Aare

Sambre

Schelde

Schelde

Leie

Rijn stroomgebied:

185,000 km2

14% in NederlandGemiddelde afvoer: 2,300 m3/sSneeuwsmelt + regen

Maas stroomgebied:

33,000 km2

18% in Nederland Gemiddelde rivier: 230 m3/sRegen

Grensoverschrijdende rivieren

12 april 2023

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Gem

Maa

nd /

Gem

Jaa

r

Rhine Meuse

Afvoer regime Rijn en Maas

18 november 2011

Lobith, Rijn - 2100

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Jan

Feb

Mar

Apr

May Jun

Jul

Aug Sep Oct

Nov

Dec

Maand

Lobith, Rijn - 2050

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Jan

Feb

Mar

Apr

May Jun

Jul

Aug Sep Oct

Nov

Dec

Maand

Ver

ande

ring

(%)

Verandering in gemiddelde maandafvoer

Maar voor waterbeheer zijn extreme afvoeren belangrijk

12 april 2023

Central estimate discharge 15.680

95% low 13.060

95% high 18.370

Recurrence time 1.250Pearson-III 14.954Log-normal 14.842Gumbel; Q0=7000 16.609Exponentieel 16.964Pareto 15.746

Onzekerheid in de maatgevende afvoer

12 april 2023

12 april 2023 Rainfall generator (Beersma et al., 2001)

12 april 2023

Herget and Meurs, 2010

Sprong (2009): 1374 ≈ 16.000 m3/s

De Molenaar (2012): paleo ≈ 13.200 – 18.700 m3/s

12 april 2023

Afvoer voorspeld met FEWS-NL op basis van ECMWF-ESP

18,000 m3/s

24 januari 1995

12 april 2023 12 april 2023

Extreme afvoeren Rijn 2050

-4 -2 0 2 4 6 8 100

0.5

1

1.5

2

2.5x 10

4

20 100 1250

gumbel variate (-)

Afv

oer (m

3 /s)

overschrijdingsfrequentlielijn Rhine.Lobith.2050 (gumbel schaal)

Reference

G

G+W

W+

Bruggeman et al., 2011

12 april 2023

Komt 16.000 m3/s wel aan in NL?

Lammersen, 2004

Lammersen, 2004

Deltacommissie, 2008

Deltacommissie, 2008Vellinga et al., 2008

‘Aftoppen’ door bovenstroomse overstromingen

12 april 2023

LobithTe Linde et al., 2010

12 april 2023

LobithTe Linde et al., 2010

18 november 2011

Kader Deltascenario’s voor Deltaprogramma

Waarvoor?

Probleemverkenning en gevoeligheidsanalyse

Ontwikkelen van strategieen

Testen op robuustheid

Inspiratie voor innovatie

Wat?

Klimaatverandering en sociaal-economische ontwikkeling (ruimtegebruik)

Kwantitatieve gegevens voor model invoer

Verhaallijnen en kaartbeelden

Externe context

Geen voorspelling of streefbeeld, maar: mogelijke toekomsten

Beschikbaar sinds mei 2011

Worden al volop gebruikt

Delta Programma

3 generieke programma’s

• Veiligheid

• Zoetwater

• Nieuwbouw en Herstructurering

6 regionale programma’s

Delta Commissaris en kleine staf

5 Deltabeslissingen in 2015

Deltawet

Deltafonds

2050 en 2100

12 april 2023

Beschikbare scenario’s

Klimaatverandering

(KNMI, 2006)

Sociaal-economisch

(WLO, 2006)

12 april 2023

Vier Deltascenario’s

Bruggeman et al., 2011

12 april 2023

Deltascenario’s hoekpunten van het speelveld

4 hoekpunten, 2 zichtjaren

Geen ‘Veerman scenario’

12 april 2023 12 april 2023

Ruimtelijke ontwikeling in een eeuw

1900 1960 2010

12 april 2023 12 april 2023

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000000

.000

000

.000

000

.000

000

.000

000

.000

000

.000

000

.000

000

.000

000

.000

000

(m)

0 - 0.00001

0.00001 - 0.005

0.005 - 0.01

0.01 - 0.1

0.1 - 0.3

0.3 - 0.5

0.5 - 1

1.000000001 - 5

zonder klimaatverandering:tot > 1 m / eeuwin veengebieden (huidig peilbeheer)

met sterke klimaatverandering: verdubbeling

Bodemdaling in 2050

12 april 2023

Deltascenario’s

12 april 2023

Deltascenario’s

12 april 2023

Extreme afvoeren Deltascenario’s

Referentie 2050 2100

Deltascenario’s 2011

zonder aftoppen

1/1250 afvoer Rijn (m3/s)

Verschil (%)

16.000 17.000 – 18.000

6 – 12

18.000 – 21.000

12 - 30

Deltacommissie (2008)

met aftoppen

1/1250 afvoer Rijn (m3/s)

Verschil (%)

16.000 15.500 – 17.000

-3 – 6

16.000 – 17.500

0 – 10

12 april 2023

Conclusies

• Klimaatverandering heeft direct effect op hydrologische processen

• Gemiddelde afvoer:

> Winter hoger

> Zomerafvoer, veel lager of iets hoger

• Hogere piekafvoer bij huidige dijkhoogte hogere kans op overstromingen

• Watertemperatuur hoger

• Onzekerheid huidige (en toekomstige) maatgevende afvoer is groot

• Statistische onzekerheid

• Effect van bovenstroomse overstromingen

• Sociaal-economische ontwikkelingen en bodemdaling toename kwetsbaarheid en potentiele gevolgen overstroming

12 april 2023

Referenties

Bruggeman, W., Haasnoot, M., Hommes, S., Te Linde, A., Van der Brugge, R., Rijken B., Dammers, E., Van den Born, E., 2011. Deltascenario’s. Verkenning van mogelijke fysieke en sociaaleconomische ontwikkelingen in de 21e eeuw op basis van KNMI’06 en WLO scenario’s, voor gebruik in het Deltaprogramma 2011-2012. Deltares, Delft, PBL, Den Haag.

De Molenaar, 2012. Reconstructing palaeoflood discharges of the river Rhine during the Early and Middle Holocene. Palaeoflood discharge estimations in an alluvial environment. MSc thesis, Utrecht University.

Deltacommissie, 2008. Samen werken met water. Een land dat leeft, bouwt aan zijn toekomst. Bevindingen van de Deltacommissie 2008.

Herget, J., Meurs, H., 2010. Reconstructing peak discharges for historic flood levels in the city of Cologne, Germany. Global and Planetary Change, 70, 1-4: 108-116.

Lammersen (ed), 2004. Grensoverschrijdende effecten van extreem hoggwater op de Niederrhein. Eindrapport. Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater.

Sprong, T., 2009. Extreme hoogwaters op de Rijn. Afvoeren van 16.000 m3/s en hoger: mythe of werkelijkheid. www.ruimtevoorderivier.nl.

Te Linde, A.H., Aerts, J.C.J.H., Kwadijk, J.C.J., 2010. Effectiveness of flood management strategies on peak discharges in the Rhine basin. Journal of Flood Risk Management, 3: 248-269.

Vellinga, P., Katsman, C., Sterl., A., Beersma J., 2008. Exploring high-end climate change scenarios for flood protection of the Netherlands. Background report for the Delta Committee 2008. WUR, Wageningen, KNMI, De Bilt.