Betrouwbare weerinformatie is voor waterschappen van levensbelang. Zeker nu het weer door klimaatverandering steeds grilliger wordt. In het project ‘Meteo-onderzoek 2021-2024’ van STOWA hebben onderzoekers van HKV en het KNMI drie jaar lang gewerkt aan het verbeteren van de meteorologische informatievoorziening voor het regionale waterbeheer. Met projectleider Dorien Lugt (HKV) bespreken we de uitkomsten.

Accurate weersvoorspellingen om adequaat te kunnen handelen bij naderende piekbuien. Goede neerslagstatistieken voor het weer van nu én de toekomst, om door te rekenen hoe watersystemen reageren bij hevige regenval, en welke maatregelen je kunt nemen om de systemen klimaatrobuust in te richten. Dit soort voorbeelden maakt direct duidelijk waarom STOWA al jarenlang veel energie stopt in onderzoek op het snijvlak van weer en waterbeheer. Dorien Lugt heeft de ochtend van het interview net de laatste resultaten binnengekregen van een belangrijk deelproject van het meest recente meteo-onderzoek van STOWA. Daarin werd toekomststatistiek voor extreme neerslag (zie ook kader) afgeleid. Dit op basis van de meest recente klimaatscenario’s van het KNMI, die in 2023 uitkwamen. Lugt: “Het uitkomen van deze KNMI ’23 scenario’s was de belangrijkste aanleiding voor het starten van het meteo-onderzoek van STOWA. Om met de nieuwe KNMI’23 scenario’s te kunnen werken, heeft de watersector toekomststatistiek nodig die aansluit bij deze scenario’s. De nieuwste toekomststatistiek geeft de karakteristieken weer van extreme neerslaggebeurtenissen voor 2033, 2050 en 2100, passend bij die klimaatscenario’s. Voor waterschappen superbelangrijk om te weten waar ze in de toekomst rekening mee moeten houden en welke maatregelen ze eventueel nu al moeten nemen.”

Om de nieuwe toekomststatistiek goed te kunnen afleiden, werd daaraan voorafgaand in een ander deelproject onderzocht of de basisstatistiek voor het huidige klimaat nog correct was. Deze statistiek vormt samen met de KNMI-klimaatscenario’s 2023 namelijk de basis voor de toekomststatistiek. Lugt: “De basisstatistiek is gebaseerd op een langjarige reeks meetgegevens vanaf 1906, waarin de al opgetreden effecten van klimaatverandering zijn meegenomen. We hebben deze reeksen in dit project aangevuld met gegevens tot en met 2022. Daaruit kwam naar voren dat de basisstatistiek (daterend uit 2019), niet hoeft te worden aangepast.” Terug naar de resultaten van het onderzoek naar de toekomststatistiek. “De uitkomsten van het onderzoek liggen in lijn met de hoeveelheden extreme neerslag die we hebben berekend met de KNMI klimaatscenario’s uit 2014.”

Het afleiden van klimaatstatistiek is een ingewikkeld proces. Er is gebruik gemaakt van meerdere modellen en uiteenlopende wetenschappelijke inzichten. “Je moet de onzekerheden die er zijn goed begrijpen en tegen elkaar afwegen. Het is een balanceeract om de klimaateffecten niet te klein, maar ook niet te groot in te schatten. Het gesprek over klimaatverandering roept bij veel mensen emoties op en de belangen zijn groot. Soms voelt het of er op je vingers wordt gekeken. Onze rol als expert is om waardevrij de feiten en waarschijnlijkheden in beeld te brengen. Hoe beter we dat doen, hoe beter de basis is voor het nemen van politiek-bestuurlijke besluiten. Of dat nu het Rijk is, of het waterschap.” Lugt schetst een probleem waar veel wetenschappers tegenwoordig mee te maken krijgen, ook op het gebied van regionaal waterbeheer. Juist omdat de uitkomsten van onderzoek soms verstrekkende gevolgen kunnen hebben voor bepaalde groepen belanghebbenden. Joost Buntsma, oud-directeur van STOWA, ging hier in zijn afscheidsinterview in STOWA ter Info 90 dieper op in.

In het meteo-onderzoek hebben de onderzoekers verder gekeken naar droogtestatistiek. Juist omdat waterschappen de afgelopen jaren enkele keren werden geconfronteerd met periodes van extreme droogte. Een goede droogtestatistiek helpt ze om daar beter op voorbereid te zijn, en doeltreffende maatregelen te nemen. Bijvoorbeeld via stresstesten en andere toetsingen die in de context van droogte-analyses en het Deltaplan Ruimtelijke Adaptatie uitgevoerd worden. Lugt: “We hebben in het project gekeken naar wat we de ‘meteorologische droogte’ noemen. We meten daarbij tussen 1 maart en 1 oktober het verschil tussen gevallen neerslag en verdamping. Dat geven we weer als het zogenoemde cumulatieve neerslagtekort. Op basis van ons onderzoek constateren we dat er geen duidelijk waarneembare trend zit in het neerslagtekort door de jaren heen. Wel zien we een opgaande trend, zowel in verdamping als in neerslag. Dat heft elkaar dus op. We zien ook dat het neerslagtekort statistisch gezien in het zuiden van Nederland wat hoger is dan in het Noordoosten.” Dan volgt er een wetenschappelijke disclaimer: “Begrijp me goed. Deze droogtestatistiek is afgeleid van historische neerslag- en verdampingsgegevens; de statistiek zegt iets over het nu en het verleden, maar niets over de toekomst.”

Tijdens het project is ook een vergelijkend onderzoek uitgevoerd naar uiteenlopende weersverwachtingen. Lugt legt uit waarom: “Waterschappen maken voor het operationele waterbeheer steeds vaker gebruik van beslissingsondersteunende systemen (BOS, red), of sturende systemen (zoals RTC-tools, red.). Het gaat vaak om geautomatiseerde systemen op basis waarvan - soms zonder tussenkomst van de mens - bepaalde waterbeheersingsmaatregelen worden genomen. Gaan we bijvoorbeeld voormalen bij naderende neerslag, en zo ja: wanneer dan? Welke gemalen zetten we aan of uit? In zo’n geval wil je natuurlijk wel weten hoe betrouwbaar je weersverwachting is.” Er worden door het KNMI weersverwachtingen gegenereerd voor het Nederlandse waterbeheer. Hoewel het instituut wel studies doet naar de modelkwaliteit in het algemeen, was er voor neerslag en verdamping – voor de watersector de meest relevante variabelen – geen uitgebreide analyse van de betrouwbaarheid beschikbaar. Lugt: “In dit onderzoek hebben we dat in beeld gebracht.”

In dit project worden tot slot twee andere deelrapporten gepresenteerd. Het eerste betreft het presenteren van een selectie buien waarmee stedelijke watersystemen kunnen worden getoetst. Doordat deze systemen vaak snel reageren, was er behoefte aan buien om mee te rekenen per 10 minuten, in plaats van per uur, die passen bij de neerslagstatistiek. De rapportage daarover wordt nog voor de zomer gepubliceerd. Het laatste onderzoek betreft een onderzoek naar het nut, de noodzaak en de nauwkeurigheid van meteorologische seizoensverwachtingen. Lugt: “Je zou kunnen zeggen dat dit weersverwachtingen zijn, maar dan enkele maanden vooruit.” Dat zit zo. Er zijn allerlei globale fenomenen die het weer bij ons kunnen beïnvloeden. Denk aan oceaanstromingen of El Niño, een natuurverschijnsel waarbij normaal koel zeewater in de Grote Oceaan sterk opwarmt. Die opwarming heeft veel invloed op het weer in grote delen van de wereld, vooral in tropische gebieden en landen direct rondom de Grote Oceaan. Maar soms ook in Europa.

Lugt: “De vraag is of we met seizoensverwachtingen kunnen voorspellen of we bijvoorbeeld een voorjaar krijgen dat veel natter of droger is dan normaal, en wat de meerwaarde van seizoensverwachtingen kan zijn voor regionale waterbeheerders in Nederland. Seizoensverwachtingen worden steeds beter, maar in de praktijk worden ze nog weinig gebruikt. Doel van dit deelonderzoek was bestaande onderzoeken rondom kwaliteit en toepasbaarheid van seizoensverwachtingen samen te brengen.” Het rapport laat volgens Lugt zien dat er meerwaarde zit in het gebruik van seizoensverwachtingen om inzicht te bieden in de ontwikkeling van hydrologische variabelen als rivierafvoer en grondwaterstanden tot 1 à 2 maanden vooruit. Deze voorspelhorizon biedt Nederlandse waterbeheerders relevante informatie voor het operationele waterbeheer.

Voor Jeroen Haan, dijkgraaf van Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden en lid van de RvT van het KNMI, is het belang van het meteo-onderzoek voor het waterbeheer klip en klaar. Heel veel bewoners en gebruikers van ons land, maar ook de natuur, zijn volgens hem afhankelijk van water. De vraag naar, en het aanbod van water worden door klimaatverandering echter steeds grilliger. Ook nu al. Denk aan plotselinge, extreme piekbuien, afgewisseld door lange perioden van extreme droogte. Haan: “Dat stelt ons waterschap voor de vraag hoe we ervoor kunnen zorgen dat extreme neerslag niet leidt tot (te veel) wateroverlast, en hoe we droogteschade aan landbouw en natuur, maar bijvoorbeeld ook onze dijken, kunnen voorkomen. Het belang van actuele betrouwbare weerinformatie, zowel voor het operationele als het strategische waterbeheer, wordt van steeds groter belang bij het beantwoorden van deze vragen.”

Volgens Haan hebben waterschappen accurate weersverwachtingen nodig om tijdig te kunnen inspelen op extreme neerslag. Maar ook goede neerslagstatistieken van nu en straks om watersystemen te testen op extreme neerslag en zo nodig maatregelen te nemen om ons weerbaarder te maken tegen neerslagextremen. Haan: “Weerinformatie is ook van belang om na te denken over het nemen van effectieve gevolgbeperkende maatregelen als het toch ergens misgaat. En het vormt mede de basis voor de vraag hoe we onze ruimte zo inrichten dat die het best weerbaar is tegen klimaatextremen. Want in het watersysteem alleen lossen we het niet meer op. Die tijd is voorbij.”

Tot slot: wat verwacht onderzoeker Dorien Lugt de komende jaren aan ontwikkelingen op het gebied van weerinformatie? “Ik denk dat we met het gebruik van kunstmatige intelligentie nog een flinke stap kunnen maken. Onder meer bij het veel beter voorspellen van zomerse buien (zogenoemde convectieneerslag, red.) die door klimaatverandering waarschijnlijk vaker gaan voorkomen. Kenmerk van deze buien is dat ze snel worden gevormd, heel lokaal zijn en dat er in korte tijd heel veel neerslag valt.” De weersverwachtingen en klimaatmodellen zullen door AI volgens Lugt ook verder verbeteren. “Daarnaast is een belangrijke vraag of we met klimaatverandering in Nederland meer zullen meebewegen met het steeds droger wordende zuiden, of dat onze klimaatverandering meer in lijn zal liggen met het steeds natter wordende noorden. Dat bepaalt voor een belangrijk deel waar we in het waterbeheer op moeten gaan inzetten.”

De basisstatistiek geeft inzicht in de hoeveelheid neerslag (in mm) die verwacht mag worden bij een bepaalde duur (in dit geval: van 10 minuten tot 10 dagen) bij een bepaalde herhalingstijd (bijvoorbeeld eens in de 10 of 100 jaar). De statistiek geeft een betrouwbaar beeld van extreme neerslaggebeurtenissen anno nu. De effecten van al opgetreden klimaatverandering zijn erin meegenomen. De basisstatistiek vormt de basis voor veel andere neerslagproducten, zoals de toekomststatistiek en regionale statistiek.

De informatie van de basisstatistiek is belangrijk voor het analyseren van watersystemen, het ontwerpen en inrichten van de waterhuishouding in stad en land, het evalueren van wateroverlastgebeurtenissen en het doorrekenen van effecten van maatregelen tegen wateroverlast.

De toekomststatistiek geeft de karakteristieken weer van extreme neerslaggebeurtenissen in het jaar 2033, 2050 en 2100 en 2150, bij veranderende klimatologische omstandigheden. Deze statistiek is afgeleid door de basisstatistiek te combineren met de veranderingen in extreme neerslag volgens de meest recente KNMI klimaatscenario’s.

Met deze statistieken kunnen waterbeheerders en andere partijen doorrekenen in hoeverre de waterhuishouding nu en in de toekomst, bij uiteenlopende klimaatscenario’s, bestendig is tegen extreme neerslag.

De basisstatistiek is een landelijk gemiddelde statistiek. Maar er bestaan ook in een klein land als Nederland duidelijke regionale verschillen (voor neerslagduren van een dag en langer). Bovendien zijn deze verschillen in de winterperiode anders dan in de rest van het jaar. De regionale statistiek brengt dit in beeld.  

Met deze informatie kunnen waterbeheerders en andere partijen de neerslagstatistiek toespitsen op specifieke watersystemen, specifieke plaatsen of specifieke gebieden waarvan ze de waterbestendigheid willen weten, door het jaar heen. De variatie verschilt tussen de regio’s en is afhankelijk van de tijd van het jaar.

In de H2O 11/12 (2023) stond een mooi interview met Maarten van Aalst. In dat interview – van de hand van Dorine van Kesteren – spreekt de KNMI-directeur onder meer over de rol van de waterschappen in de voorbereiding op klimaatverandering en de waarde van goede weersvoorspellingen van de waterschappen. Hier de meest relevante stukken tekst uit dit interview.

“Dat zij zich realiseren dat de klimaatverandering nu al gaande is, en dat zij hun waterbeheer niet meer baseren op de temperaturen en regenval van vroeger. Ze moeten rekening houden met een grotere bandbreedte van weersmogelijkheden. Gedeeltelijk geven onze scenario’s daar inzicht in, maar de boodschap is helaas ook gewoon dat de onzekerheden toenemen. Klimaatverandering versterkt de ontwikkeling dat de grenzen van het watersysteem in zicht komen. Niet alles is meer op te lossen met techniek. Natuurlijk komen we eerst nog een eind met grotere pompen, maar het moment komt onherroepelijk dat het water nergens meer heengepompt kan worden. En dan komen andersoortige oplossingen in beeld, zoals de aanleg van grootschalige bergingsgebieden.

Dit betekent dat waterschappen een bredere taak krijgen dan alleen watermanagement. Zij horen aan tafel te zitten met andere overheden en bedrijven als het gaat om landbouw, woningbouw en ruimtelijke ordening. En dan is het zaak om integrale afwegingen te maken, waarbij men eerlijk is over de prijs die moet worden betaald. Een prijs in geld, ruimte of veiligheid. Als er woningen worden gebouwd in een 6 meter diepe polder bijvoorbeeld, dan moeten we die locatie opgeven als waterreservoir. En misschien accepteren dat we elders meer ruimte nodig hebben voor dijken of vaker wateroverlast krijgen.”

“De waterschappen sturen nu vaak enkel op waterpeil. Als wij hen een paar dagen of een week van tevoren waarschuwen voor bijvoorbeeld extreme regenval of langdurige droogte, dan kunnen ze daarop anticiperen, in plaats van dat ze pas in actie komen als de extreme situatie zich voordoet. Hier valt nog veel winst te behalen, zowel bij de waterschappen als aan onze kant. Onze waarnemingen worden steeds beter, zodat we eerder kunnen zien wat eraan komt. Maar het is nog best ingewikkeld om te zorgen dat de juiste informatie op tijd bij de juiste personen is.

Overigens is ook dit weer een risicoafweging. Een hypothetisch voorbeeld: in een droge zomer waarschuwen wij een week van tevoren dat er een kans van 10 procent is op een heftige bui. Dan kan het waterschap ervoor kiezen om ruimte te maken voor al dat extra water. Maar als die bui daarna helemaal niet valt, en het water dat je hebt laten weglopen was hard nodig geweest om de periode van droogte door te komen, dan is die beslissing heel lastig uit te leggen. Aan teleurgestelde agrariërs bijvoorbeeld.”

Projectleider Dorien Lugt van HKV

Tabel 1. Basisstatistiek. Neerslaghoeveelheid (afgerond op hele mm) bij verschillende herhalingstijden en voor neerslagduren van 10 minuten tot en met 8 dagen. Vanaf T = 10 jaar is de 95% betrouwbaarheidsrange gegeven. Bron: STOWA 2019-19.