Wat als een rivier langzaam droogkookt?

Bijna 4 graden. Zoveel is de temperatuur van de Rijn opgelopen sinds de metingen bij Lobith begonnen in 1908. Het jaargemiddelde is gestegen van 10 naar 14 en het water is tegenwoordig zo’n honderd dagen per jaar warmer dan 20 graden – vijf keer zo veel als een eeuw geleden. Die toename is voor tweederde toe te schrijven aan watergebruik voor koeling van elektriciteitscentrales en allerlei industriële processen. Zelfs gezuiverd afvalwater uit steden draagt een beetje warmte bij. Een derde van de temperatuurstijging is op dit moment toe te schrijven aan een veranderend klimaat.

Zo’n jaargemiddelde watertemperatuur zegt weinig over uitschieters, zoals in juli en augustus van 2003 en 2006, toen de Rijn enkele weken tot 25 graden opwarmde. Een paar dagen werd zelfs de 28 graden aangetipt. In de zomer van 2003 werd bij Lobith tegelijkertijd de laagste waterstand ooit genoteerd: 6,90 meter boven NAP. Zo ver is het nu nog niet (de waterstand is momenteel 8.75 m boven NAP), maar de watertemperatuur doorbrak vanmiddag voor het eerst dit jaar de 25 graden. De Maas is zelfs nog iets warmer.

De combinatie van extreem laag water en hoge temperaturen zorgde in 2003 dat elektriciteitscentrales de inname van koelwater moesten beperken. Wettelijke normen verbieden lozing van koelwater dat warmer is dan 30 graden, omdat de meeste vissen dat niet aankunnen. Zodra de riviertemperatuur 28 graden bereikt, ontstaan er dus problemen. Na 2003 is de koelwaternorm opgerekt: lozing van water van 31 of 32 graden is toegestaan.

De komende decennia gaan we vaker temperatuurextremen meemaken, zegt fysisch geografe dr Michelle van Vliet, werkzaam bij Wageningen Universiteit en IIASA in Oostenrijk. Klimaatverandering heeft namelijk stevige gevolgen voor de afvoer en temperatuur van rivieren wereldwijd, blijkt uit haar modelstudie.

Voor haar computersimulaties knipte Van Vliet en collega’s het landoppervlak van de aarde op in vakken van vijftig bij vijftig kilometer. Voor elk vak kan de waterflux worden berekend: regenval minus verdamping bepaalt hoeveel water in de grond zakt en z’n weg vindt naar rivieren. Het computermodel houdt ook rekening met de invloed van de luchttemperatuur en het koelwatergebruik door elektriciteitscentrales.

Vervolgens ging een supercomputer aan het werk. Van Vliet: ‘Met dat model hebben we de periode van 1971 tot 2000 van dag tot dag gesimuleerd en vergeleken met de gemeten rivierafvoer en temperaturen van 1600 meetstations wereldwijd. Daaruit blijkt dat de uitkomsten van het model redelijk goed overeenkomen met gemeten waarden, ook tijdens droge zomers.’

Voor een simulatie van de jaren 2031-2060 en 2071-2100 gebruikte Van Vliet zes klimaatscenario’s: variërend van matige tot sterke opwarming. De resultaten tonen een gemiddelde temperatuurstijging in Europese rivieren van 0,8 à 1,0 °C in de periode 2031-2060. In de periode 2071-2100 bedraagt die toename 1,4 à 2,3 °C.

Die gemiddelden lijken wel mee te vallen. De grootste verandering zit echter in toename van kritische situaties van het aantal zomerse dagen dat de watertemperatuur de 23 graden en zelfs 25 graden passeert. Dat aantal dagen neemt sterk toe.

Van Vliet: ‘Hoewel er natuurlijk een duidelijke relatie is met een oplopende luchttemperatuur, zijn de sterkste watertemperatuurstijgingen vooral te verwachten voor rivieren waar het waterpeil tijdens zomer sterk daalt. Het weinige water dat er nog stroomt, warmt sneller op doordat de thermische capaciteit en verdunningscapaciteit voor koelwaterlozingen afneemt.’ De onderzoekster heeft prognoses gemaakt voor de Europese elektriciteitsvoorziening: de capaciteit om in de zomer elektriciteit op te wekken kan gaan dalen met 6 tot 19 procent.

Ook de natuur ondervindt hinder. Vooral koudwatersoorten als de zalm gaan waarschijnlijk leefgebied verliezen, ten koste van warmwatersoorten, wat waarschijnlijk zal leiden tot verandering in soortverdelingen in rivieren. Volgens aquatisch ecoloog dr. Rob Leuven van de Radboud Universiteit Nijmegen leiden extreme rivierwatertemperaturen niet tot acuut uitsterven van koudwatersoorten, maar komen er verschuivingen in de soortensamenstelling.

‘Organismen hebben verschillende toleranties. De ene soort kan beter tegen hoge temperaturen dan de andere. Uit mijn onderzoek blijkt vooral dat exoten in onze rivieren, zoals allerlei grondels en schelpdieren uit de rivieren rond de Zwarte en Kaspische zee, veel beter opgewassen zijn tegen temperatuurextremen dan inheemse soorten.’

Dertig procent van de vissoorten, schelpdieren en kreeftachtigen in de Nederlandse rivieren is van uitheemse afkomst, zegt Leuven. Veel van die soorten zijn hier gekomen via internationale scheepvaartroutes.

Het is volgens de onderzoeker lastig om exacte gevolgen voor vissoorten te voorspellen. Een maximale temperatuurtolerantie van 25 graden voor de zalm zegt niet alles. ‘Je moet gaan kijken naar aanwezigheid van vissoorten op bepaalde plaatsen en momenten. Zalm trekt bijvoorbeeld niet het hele jaar de rivier op.’

Vissoorten kunnen ook wegtrekken als het water te warm wordt, zegt Leuven. ‘Rivieren zijn niet overal even warm. Door instroom van grondwater is het op sommige plaatsen in de buurt van de bodem vijf graden koeler. De Rijn is dus complexer dan de gemiddelde watertemperatuur aan het oppervlak bij Lobith.’

Zulke thermale refugia, oftewel koele toevluchtsoorden, zijn belangrijk voor de overleving van inheemse vissoorten tijdens perioden met extreem hoge temperaturen. ‘Bij natuurontwikkeling rond de rivieren, zoals de aanleg van nevengeulen, zou daar meer rekening mee kunnen worden gehouden.’

Verder zijn we in Nederland erg afhankelijk van Duitsland, zegt Leuven. ‘Vanaf Lobith koelt de Rijn een beetje af door verdamping en toestroom van grondwater. Onze oplossing ligt dus grotendeels in het buitenland. Maar hoe dan ook gaan we met koelwatergebruik in extreme zomers straks weer tegen de lamp lopen. Ik hoop vooral dat de lozingsnorm voor koelwater nier wéér ter discussie komt te staan. Die is al erg hoog. We moeten de basisoorzaak aanpakken. Dat betekent gewoon minder energie gebruiken.’

Dit artikel schreef ik voor de site van Noorderlicht.