TB142Ea – Water en klimaat

(1)

TB142Ea – Water en klimaat

http://grfixds.deviantart.com/art/save-water-save-life-171768754

(2)

Onderdeel van “systeem aarde”:

”Hydrosfeer/Lithosfeer”

nationaal/regionaal/continentaal/globaal

• het watersysteem

• de “grote” waterkringloop

• waterkwantiteit

• waterkwaliteit

• watergebruik

• waterveiligheid

spm1530 - Water

aquatecuk.wordpress.com

(3)

Onderdeel van “systeem aarde”:

”Hydrosfeer/Lithosfeer”

nationaal/regionaal/continentaal/globaal

• inrichting waterketen

• waterbeheer – stroomgebieden

• waterveiligheid

spm1530 - Water

http://www.spaceoffice.nl/nl/Nieuws/778.html

(4)

IPCC: gevolgen klimaatverandering

NRC, Vrijdag 6 april 2007:

(5)

NRC Handelsblad, Buitenland, woensdag 5 maart 2003

Groot tekort aan zoet water dreigt in 2050

Volgens rapport van VN

In het jaar 2050 zullen twee tot zeven miljard mensen (van de 9,3 miljard die er dan leven) kampen met een ernstig tekort aan water. Dat is de conclusie van een vandaag gepubliceerd rapport van de Verenigde Naties.

Het rapport, … voorspelt dat in de komende twintig jaar de gemiddelde beschikbaarheid van zoet water per persoon met een derde zal afnemen.

Om de problemen op te lossen is jaarlijks vijftig tot honderd miljard euro nodig.

Wereld Water Forum

16 tot 23 maart 2003, Kyoto

http://www.millenniumassessment.org/en/synthesis.aspx

(6)

• Planten en dieren 50 - 97gew.% water

• Mens ~ 70gew.% water

• ~ 71% van het aardoppervlak bedekt door water

• hiervan ruim 97% zout water

• 2% zoet water in ijskappen en gletsjers

• rest: rivieren, meren en grondwatervoorraden (zoet)

Water = H

₂

O

(7)

(8)

Duurzaam watergebruik

• Duurzame ontwikkeling:

• “sustainability”: zodanig gebruik van

(natuurlijke) hulpbronnen dat kan worden voorzien in de behoefte van huidige en

toekomstige generaties

• “equity”: zodanige ontwikkeling mondiale

economie en samenleving dat in ieders behoefte kan worden voorzien

• “diversity”: zodanige ontwikkeling dat culturele diversiteit en biodiversiteit behouden blijft

• Brundtland Rapport “Our Common Future” (1987).

(9)

Water - Duurzaam gebruik?

• Watervoorraad

• Vorm Voorraad Tijdschaal

“recharge”

• ijs 8.5 Mio km

³

eeuwen -millennia

• grondwater 2.5 Mio km

³

jaren - millennia

• opp.water 0.06 Mio km

³

dagen - weken

• totaal 11 Mio km

³

• Grondwateronttrekking vaak niet-duurzaam

(10)

Grondwater

Inleiding en overzicht

“New maps of groundwater and soil moisture produced by NASA are currently

showing unusually low

groundwater storage levels in Texas. The map color blue shows wetter-than-normal ground water conditions and a yellow-to-red color

spectrum shows drier-than- normal conditions.

The latest groundwater map, released on Nov. 29, shows large patches of maroon over eastern Texas, indicating

severely depressed groundwater levels.”

http://www.fourwinds10.net/siterun_data/environment/weather _and_climate/news.php?q=1323111944

(11)

Grondwater (Nederland)

• In principe SCHOON en overal aanwezig.

• Ook onder droge gebieden zonder rivieren en meren

• Grondwatervoorraden worden slechts zeer langzaam

aangevuld (recharge)

Duurzame exploitatie moeilijk

• Het gebruik van grondwater is de laatse decennia explosief gestegen.

(12)

Grondwater (1999)

• Onttrekking

• 1.674 miljoen [m³ /jaar]

• Gebruik

• 563 miljoen [m³/jaar]

huishoudens

industrie

landbouw.

• Recharge

• ca. 2.615 miljoen [m³/ jaar]

• Max. winbare hoeveelheid

• 1.900 miljoen [m³/jaar]

(13)

Totaal wereld watergebruik

• Landbouw: 2.000 [km³/jaar]

• Industrie: 1.000 [km³/jaar]

• Huishoudens 250 [km³/jaar]

• Systeemverliezen 250 km³/jaar

• Totaal 3.500 [km³/jaar]

• Grondwatervoorraad: 2.5 Miljoen [km³]

• R/P = 700 jaar

(14)

Grondwater - Aquifers

• Aquifer = watervoerende laag

• Stroming, maar zeer traag

(15)

Grondwater - Aquifers

• Aquifer = watervoerende laag

• Stroming, maar zeer traag

• Zeer grote systemen

(16)

Grondwater - “recharge”

Recharge = input grondwatersysteem (b.v. Aquifer)

Is afhankelijk van:

• mate van inzijging of wegsijpelen in de grond; vaak niet meer dan 10%

neerslag

• gerelateerd aan de run-off

• grondgebruik (evaporatie) Lange tijdschalen

• percolatie: vaak tientallen jaren

• ondergrondse voorraad gevormd in millennia

• onttrekking alleen duurzaam bij huidig niveau inzijging / run-off

(17)

Grondwater - problemen

• Overmatige onttrekking

• oud grondwater vaak van slechte kwaliteit

• bodemdaling

• bij extreme onttrekking bodem instort (‘cavities’)

• Kwaliteit / kwantiteit “recharge”

• nieuwe percolatie vaak verontreinigd

• netto percolatie (= f (hemelwater, opp. runoff) )

• veranderend landgebruik & -inrichting

• versnelde hemelwaterafvoer leidt tot minder recharge

• vergroot bebouwd of geplaveid oppervlak leidt tot minder recharge

• verlies vegetatie kan leide tot meer evaporatie, uitdroging topsoil en minder recharge

(18)

Effect grondwateronttrekking

- bodemverzakking, instortgevaar, ‘dry wells’

Lokale casus: grondwateronttrekking DSM-Gist, Delft.

(19)

De “Desert free-flowing well”

(20)

Heeft Nederland voldoende water?

• FAO :

• Nederland heeft beschikking over jaarlijks ongeveer

700 [m

³

/ jaar / capita]

(21)

Heeft Nederland voldoende water?

• drinkwater: ja

• landbouw: meestal, situatie zorgwekkend

• tuinbouw: meestal, situatie verslechtert

• industrie: waarschijnlijk wel

• scheepvaart: soms niet meer

• natuur: steeds vaker niet meer

• sterke afhankelijkheid toevoer Rijn & Maas

(22)

• Oorzaak: onze processen en systeem inrichting

• waterhuishouding voor de landbouw

• inrichting van woongebieden

• ontrekking van grondwater voor drinkwater

• (NL: +/- 750 miljoen m³/jaar

• Veroorzaken:

• een daling van de grondwaterstand

• verandering in de samenstelling van het water; waterkwaliteit

• Oorzaak: inrichting stroomgebieden (o.a. kanalisering, drooglegging veen-en moerasgebieden)

• Veroorzaken: versnelde runoff & gebrek aan berging om droge zomerperiode te overbruggen.

Verdroging

(milieuthema Vrom)

(23)

Doelstelling:

• verdroogd areaal met 25% verminderen in 2000 tov 1985

• verdroogd areaal met 40% verminderen in 2010 tov 1985

• vermindering gebruik grondwater door industrie met 40%

• Omvang verdroogd areaal in 2000: 507.000 ha = 5070 km² Resultaat in 2000:

• Slechts 3% v/h verdroogd areaal hersteld tov 1985

• Slechts 30% gedeeltelijk hersteld

Cijfers: www.verdroging.nl

Verdroging in Nederland

(24)

Grote waterkringloop

Inleiding en overzicht

(25)

Hydrologische kringloop

(26)

• Systeemgrens: de aarde

• Energie input: stralingsenergie van de zon

• Energie output: verschillende processen:

⇑ Verdamping (evaporatie)

⇑ Transpiratie (planten)

⇑ Sublimatie

⇓ Condensatie

⇓ (wolken op lagere hoogten)

⇓ Depositie (cirrus-bewolking)

⇓ Precipitatie (neerslag)

⇓ Runoff

⇓ Hold-up (tijdelijke opslag)

Hydrologische kringloop

(27)

• Is in principe een zuiveringsproces: bij verdamping komt alleen zuivere waterdamp in de atmosfeer terecht

• Echter, door luchtverontreiniging kan neerslag juist hoge concentraties onzuiverheden bevatten

• bijvoorbeeld zuren

⇒ zure regen

Hydrologische kringloop

(28)

Duurzaam gebruik met waterkringloop?

• Watervoorraad

• Vorm Voorraad Tijdschaal-”recharge”

• ijs 8.5 km³ eeuwen

• grondwater 2.5 km³ jaren - millennia

• opp.water 0.06 km³ dagen - weken

• totaal 11 km³

• Grondwateronttrekking vaak niet-duurzaam

• Dus: onttrekken én teruggeven aan de grote waterkringloop

• Grote waterkringloop = 110.000 km³/ jaar verdamping, respiratie 70.000

max. beschikbaar als runoff: 40.000 km³/ jaar

(29)

Wereld watergebruik

• Landbouw: 2.000 [km³/jaar]

• Industrie: 1.000 [km³/jaar]

• Huishoudens 250 [km³/jaar]

• Systeemverliezen 250 [km³/jaar]

• Totaal 3.500 [km³/jaar]

• uit kringloop: 40.000 [km³/ jaar]

• φ/R = 10 []

(30)

Grote waterkringloop = een stromend systeem

? Water berging

? Water kwaliteit;

-->> Niet alle RUNOFF is beschikbaar met de huidige inrichting van watersystemen

Consequentie:

consumptie nadert maximale

beschikbaarheid

(31)

Wereld watervoorraden

• bron: FAO, Review of World Water Resources by Country, 2003; ftp://ftp.fao.org/agl/aglw/docs/wr23e.pdf

(32)

Noord-West Europa

• bron: FAO, Review of World Water Resources by Country, 2003; ftp://ftp.fao.org/agl/aglw/docs/wr23e.pdf

(33)

Nederland: zoet water infrastructuur

• Drinkwaterbereiding

• grondwater

• oppervlaktewater via duininfiltratie

• Industrie/landbouw

• veelal grond- en/of oppervlaktewater onttrekking

• Tuinbouw

• gietwaterbassins, grondwater en (soms) oppervlaktewater

• Ijsselmeer en de wateren in Zeeland hebben

“spaarbekkenfunctie” om droge zomers te overbruggen

(34)

Deltacommissie 2008

Analyse zoetwatervoorziening

“Een stijgende zeespiegel, afnemende rivierafvoeren in de zomer, langduriger droogteperioden* en indringend zout water via de rivieren en het grondwater** zetten de zoetwatervoorziening van het land onder druk.

Dit leidt tot schadelijke gevolgen voor de drinkwater-voorziening,

landbouw, scheepvaart en (koel)water gerelateerde economische sectoren.”

http://www.deltacommissie.com/doc/advies_samenvatting_en_aanbevelingen.pdf

* gerelateerd aan klimaatverandering

** is al eeuwenlang gaande; wordt versterkt door klimaatverandering

(35)

Deltacommissie 2008 - opdracht

“De Deltacommissie is door de regering gevraagd advies uit te brengen over de bescherming van Nederland tegen de gevolgen van klimaatverandering.

Daarbij gaat het om de vraag hoe Nederland zo ingericht kan worden dat het ook op de zeer lange termijn klimaatbestendig is, veilig tegen overstromingen, en eenaantrekkelijke plaats is en blijft om te leven; wonen, werken,

recreëren en investeren.”

http://www.deltacommissie.com/doc/2008-09- 03%20Advies%20Deltacommissie.pdf

(36)

Deltacommissie 2008 - invulling

“Daarbij was de vraag breder te kijken dan naar (water)veiligheid alleen.

In de visie is daarom ook gelet op samenhang met wonen en

werken, landbouw, natuur, recreatie, landschap,

infrastructuur en energie.

Veiligheid en duurzaamheid zijn de twee pijlers voor de strategie van de komende eeuwen. Naast

bescherming tegen het water, benadrukt en benoemt het advies de kansen voor de Nederlandse samenleving.”

(37)

Deltacommissie 2008

Advies zoetwatervoorziening

“Het Krammer-Volkerak Zoommeer samen met de Grevelingen en eventueel de Oosterschelde inrichten voor de tijdelijke berging van het overtollig rivierwater van Rijn en Maas.

Een zoet-zoutgradiënt (een natuurlijke overgang tussen zoet en zout water) voor dit gebied is een goede oplossing voor het

waterkwaliteitsprobleem en kan nieuwe ecologische kansen bieden. In dat geval moet er een alternatieve

zoetwatervoorziening komen.”

www.deltacommissie.com/doc/advies_samenvatting_en_aanbevelingen.pdf

(38)

Deltacommissie 2008

Advies zoetwatervoorziening

“Het peil van het IJsselmeer wordt met maximaal 1,5 m verhoogd.

Daarmee kan tot na 2100 onder vrij verval worden gespuid op de Waddenzee. Het peil van het Markermeer wordt niet verhoogd.

Het IJsselmeer behoudt zijn strategische functie als

zoetwaterreservoir voor Noord-Nederland, Noord-Holland en,

vanwege de dieper indringende zouttong in de Nieuwe Waterweg, voor West-Nederland.”

www.deltacommissie.com/doc/advies_samenvatting_en_aanbevelingen.pdf

(39)

Reeds op continentale schaal problemen met watervoorziening

(40)

Water - de problemen

• Niet duurzaam gebruik van (zoet) water

• schaarste vernieuwbare voorraden (tijds aspect)

• ongelijke verdeling van voorraden (equity aspect)

• waterkwaliteit en gezondheid (human health)

• desastreuze effecten van ongebreidelde bouw van dammen en stuwmeren

“Er is genoeg voor ieders behoefte”

“Er is nooit genoeg voor ieders hebzucht”

(Mahatma Gandhi)

(41)

Niet duurzaam watergebruik:

• SovjetUnie (1957):

• Verleggen rivieren / dammen

• Irrigatie t.b.v.

katoenteelt

(42)

• Wat doen we ermee?

• Systeemdenken: wat zijn de functies van water

Water

(43)

• Directe humane consumptie

• drinkwater

• bronwater, bier, vruchtesappen etc.

• (industriële) voedselbereiding

• persoonlijke hygiëne (wastafel, douche, bad, mandi)

• wassen (kleding, vaat)

• toiletspoeling: water is transportmedium voor afvoer humane afvalstoffen

• Indirecte humane consumptie

• irrigatie in de landbouw

• proceswater in de industrie virtueel water

Functies van water

(44)

Virtueel water balans van landen

• Hoekstra en Chapagain, 2004 - http://www.waterfootprint.org/Reports/Report16Vol1.pdf

(45)

• Wat doen we ermee?

• Systeemdenken: wat zijn de functies van water

• Maar ook:

wat zijn de functies van water systemen

Water

(46)

• rivieren, meren, gletschers, zeeen, oceanen; kanalen, riolen, oplagbassins, stuwmeren); (Economisch… nut)

• berging en afvoer van hemelwater: “runoff/km

²

”

• aanvoer van water voor humaan gebruik

• drinkwatervoorraad & -transport & zuivering

• transport (schepen, afvalstoffen)

• energieopwekking

• visserij

• recreatie

• (Ecologie):

• habitat van van planten en dieren (ecosystemen!)

Functies van water systemen

(47)

Waterige ecosystemen

• Veel slecht nieuws

• verslechtering/verandering waterkwaliteit

• verzuring, vermesting, vervuiling, temperatuur

• waterstaatkundige werken (kanalen, dammen, bemaling)

• excessieve onttrekking oppervlakte / grondwater

• introductie van gebiedsvreemde soorten

• isolatie van migrerende soorten

• Gevolgen:

• verlies regeneratief vermogen door overbelasting

• achteruitgang visstand, ontstaan van plagen

• ineenstorting van aquatisch ecosystemen

• Goed nieuws

• Zalm weer terug in de Rijn

• sterke verbetering waterkwaliteit stroomgebied Theems

(48)

• (1) Onttrekken (tijdelijk)

• gebruik én retour aan hydrologische kringloop

• kwaliteit is bij retour grotendeels hetzelfde

• voorbeeld: koelwater, kleinschalig gebruik rivierwater

Water - klassen van gebruik

(49)

(2) (Finale) consumptie

• onttrekking aan hydrologische kringloop

• niet retour aan de lokale/regionale kringloop

• natuurlijke functies van water kunnen niet (meer) vervuld worden

• leidt bijvoorbeeld tot verdroging, verlaging grondwater etc.

• bijv. grondwateronttrekking voor irrigatie

Water - klassen van gebruik

(50)

• (3) Onttrekken (tijdelijk)

• gebruik én retour aan hydrologische kringloop

• kwaliteit is na gebruik sterk verslechterd

• voorbeeld: drinkwater, gietwater, proceswater industrie

• voordat water wordt teruggeven aan de natuurlijke kringloop: zuivering van afvalwater.

Water - klassen van gebruik

(51)

• Onttrekking / (finale) consumptie uit twee typen bronnen:

• oppervlaktewater (rivieren, meren, beekjes)

• wordt voordurend ververst

• grondwater

• slechts langzaam aangevuld

Water

(52)

Deltacommissie 2008 - opdracht

“De Deltacommissie is door de regering gevraagd advies uit te brengen over de bescherming van Nederland tegen de gevolgen van klimaatverandering.

Daarbij gaat het om de vraag hoe Nederland zo ingericht kan worden dat het ook op de zeer lange termijn klimaatbestendig is, veilig tegen overstromingen, en eenaantrekkelijke plaats is en blijft om te leven; wonen, werken,

recreëren en investeren.”