onderbouwing van de maatgevende afvoer
7.2 Deltamethode voor klimaateffecten
Als eerste kan vastgesteld worden dat de kennis over regionale klimaatmodellen nog in de kinderschoenen staat. Ze voorzien vooralsnog vooral in verfijningen van wereldwijde General
Circulation Models, ook wel GCMs genoemd (Leander & Buishand, 2006). Het regionale schaalniveau is belangrijk om de gevolgen van klimaatverandering voor een stroomgebied zoals van de Rijn te
bepalen. Er is veel kennis over het wereldwijde klimaatsysteem en ook is er veel geïnvesteerd in de vertaling van die kennis in lokale modellen (Leander & Buishand, 2006; Aline te Linde et al., 2010). Recent wordt er veel onderzoek gedaan naar regionale klimaatveranderingen, omdat het regionale beeld sterk kan afwijken van het wereldwijde beeld. Zo is tot dusverre nog onduidelijk hoe het kan dat de gemiddelde temperatuur in de laatste 25 jaar met een graad is gestegen zonder dat dat merkbaar is in de afvoermetingen van Rijkswaterstaat (Bakker & Bessembinder, 2012). Een groot probleem tot dusverre is dat de uitkomsten van regionale klimaatmodellen systematisch afwijken van het
waargenomen klimaat (Aline te Linde et al., 2010). Dit wordt een bias genoemd, waarvoor doorgaans wordt gecorrigeerd. Het is te verwachten dat de kennis over regionale klimaatmodellen de komende jaren nog in belangrijke mate zal toenemen.
Opvallend in de werkwijze rondom de klimatologische onderbouwing is dat er in eerste instantie uitgegaan werd van het middelste IPCC klimaatscenario om de maatgevende afvoer vast te stellen (Ministerie van Verkeer en Waterstaat, 2000), maar dat er in tweede instantie (op basis van de KNMI06 scenario’s) werd uitgeweken naar het extreme scenario W+ (Aline te Linde et al., 2010). Het effect van klimaatverandering kan langs drie wegen verkregen worden volgens Bakker en Bessembinder (Bakker & Bessembinder, 2012):
• Directe methode • Delta methode
De directe methode werkt met een regionaal klimaatmodel, en heeft als nadeel dat het zeer tijdrovend is om de methode te ontwikkelen. Een voorbeeld van een Regionaal Klimaatmodel is het RACMO (Regional Atmospheric Climate Model) model van het KNMI. In de onderbouwing van de maatgevende afvoer is tot dusverre gebruik gemaakt van een deltamethode plus het statistisch genereren van weerdata.
De Deltamethode voorziet er in om via statistische methodes gegenereerde regenhoeveelheden te verhogen met een delta, die is berekend op basis van onder meer de temperatuurstijging uit het betreffende klimaatscenario (Bessembinder (Ed.), 2008). Per graad temperatuurstijging kan er 7% meer vocht in de lucht worden opgenomen: deze relatie staat bekend als de Clausius-Clapeyron relatie, afgekort CC (Bessembinder (Ed.), 2008). Het is bekend dat deze CC relatie in kustgebieden verschilt van die in meer inlands gelegen gebieden, wat wordt veroorzaakt door de snelheid waarmee de luchttemperatuur kan toenemen. Deze kennis is van groot belang voor het voorspellen van intensieve buien in de zomer. Het opplussen van een regenreeks met een delta, is dus mede gebaseerd op deze CC relatie. De verantwoording van deze methode van werken is gegeven in het rapport Time series transformation tool (Bakker & Bessembinder, 2012). Voor deze nieuwe hogere regenhoeveelheden wordt vervolgens door middel van modelsimulatie nagegaan hoe deze tot afstroming komen in het Deltascenario.
De deltabenadering in Vellinga (2008) is dus gebaseerd op de KNMI scenario’s, waarbij is aangegeven dat de situatie in Nederland ook geldt voor het verdere stroomgebied van de Rijn, met uitzondering van de Alpen. Gesteld wordt dat de hoogste neerslag in de winter zal stijgen tussen de 7 en de 28%. Deze berekening is gebaseerd op de klassieke methode, dus zonder rekening te houden met
klimaatvariabiliteit (par 4.1 Vellinga, 2008). Ronduit verwarrend is de opmerking bij de presentatie van de resultaten in een tabel (Tabel 3.2 blz. 130, Vellinga 2008), dat er een “extra deltamethode” werd toegepast op de waargenomen afvoerreeks. Er lijkt hierdoor te worden gewerkt met een verdubbeling van het klimaateffect, zowel via de regensimulatie als via de afvoersimulatie. Of dit daadwerkelijk zo is, is niet duidelijk omdat een paragraaf werkwijze en methode ontbreekt. Het effect van klimaatvariabiliteit is vervolgens schattenderwijs aan deze modeluitkomsten
toegevoegd. Deze schatting is gebaseerd op onderzoek met twee versies van het Britse Hadley Centre Regional Climate Model, HadR3H en HadRM2. Het eerste model houdt geen rekening met
klimaatvariabiliteit en het tweede doet dit wel (Vellinga, 2008). De analyse van het verschil laat zien dat de maximale afvoer bij Lobith 17% hoger komt te liggen als rekening gehouden wordt met neerslagvariabiliteit (Tabel 3.3 in Vellinga, 2008). Op basis daarvan is een “ruwe schatting” gemaakt van de maximale afvoeren bij Lobith, waarbij gesproken wordt van 22.000 m3/s in het jaar 2100. Ook wordt daarbij aangetekend dat het effect van overstromingen in Duitsland in deze inschatting niet is meegenomen. Dit effect van overstromingen is wel besproken aan de hand van de studie van Lammersen, die de overstromingen in Duitsland heeft gesimuleerd met het SOBEK model (Rita Lammersen, 2004), en het is besproken aan de hand van ongepubliceerd werk van Gudden (zonder verwijzing). De figuur (blz. 173 van Vellinga, 2008) waar de analyse toe leidt wordt hieronder weergegeven. In deze figuur is de situatie met “oneindig hoge” dijken afgezet tegen de situatie met overstromingen in Duitsland. Uit deze figuur valt op te maken dat de hoogste berekening volgens Lammersen uitkomt op 15.500 m3/s. Gudden komt op hogere getallen uit, omdat hij uitgaat van een situatie met verhoogde dijken. Dit alles is niet duidelijk omschreven.
Figuur 7.1 Situatie zonder en met aftoppen, met resultaten van Lammersen en Guden
In de Memo van Schielen wordt dit werk van Lammersen weliswaar aangehaald, maar wordt echter het resultaat gegeven van Gudden, eveneens zonder bronverwijzing. Dit kan een vergissing zijn, maar in elk geval worden hiermee hogere uitkomsten gepresenteerd onder verwijzing van een bron die doorgaans wordt gezien als de meest betrouwbare.