In alle nieuwsberichten over droogte en herstel van droogte klinkt steeds terug: grondwaterstanden herstellen onvoldoende (zie bijvoorbeeld dit bericht), mede hierom is bijvoorbeeld het droogteportaal in het leven geroepen.
De droogtemonitor van het KNMI houdt op aan het einde van september, omdat dan de verdamping sterk afneemt en omdat de gewassen van het land zijn. In de hydrologie wordt er hierbij vanuit gegaan dat de winter een zodanig overschot aan neerslag heeft dat het hele tekort weer wordt aangevuld, zodat per 1 april het tekort volledig is aangevuld. Na 1 april, als het hydrologisch jaar begint, begint de droogtemonitor opnieuw te lopen. Hydrologen gaan ervan uit dat in de winter het tekort omgezet is in een overschot, een overschot van gemiddeld ongeveer 300 mm per jaar (zie bijvoorbeeld deze website). In de Bosatlas van het klimaat is een kaart opgenomen die de door het KNMI berekende gemiddelde waarde van 1981 tot 2010 voor Nederland laat zien. Het grootste deel hiervan heeft waarden tussen de 240 en 360 mm, met uitzondering van een aantal drogere regio's (delen van Zeeland, het oosten van Noord Brabant en delen van Limburg).
|
| Bron: https://www.meteo-julianadorp.nl/Klimaatatlas/Klimaatatlas-Neerslagoverschot.html |
De vraag is echter, treedt deze reset op 1 april nog steeds op? Of is de hoeveelheid neerslag in de winter regelmatig zodanig minder, dat er op 1 april nog steeds sprake van een neerslagtekort (waardoor de natuur op 1 april al met een tekort begint)? Dat is waar deze blog over gaat.
Uitgevoerde analyse
Om meer inzicht te krijgen in hoe de ergste droogtes qua cumulatief neerslagtekort zich hebben gedragen zijn de volgende stappen doorlopen:- Voor elke dag is het neerslagtekort dan wel het neerslagoverschot bepaald, dit is de neerslag min de verdamping. Een positief getal is een neerslagoverschot, een negatief getal is een neerslagtekort.
- Voor elk hydrologisch jaar (begint bij 1 april) is het cumulatieve neerslagoverschot of -tekort uitgerekend (in de zomer is er over het algemeen een neerslagtekort, vanwege de verdamping, wat normaal gesproken in de winter volledig wordt aangevuld, waarna je per 1 april weer met een schone lei kunt beginnen).
- Bij de eerste reeks grafieken wordt gekeken naar het jaarlijks optredende cumulatieve overschot op 31 maart vanaf het begin van de metingen.
- Bij de tweede analyse is gekeken naar de 5 jarige mediaan van de 31 maart waarde (jaren 1 tot 5 en 6 tot 0).
- Bij de derde analyse is per 10-jarige periode gekeken naar de mediaan van de 31 maart waarde (jaren 1 tot 0), hierbij is het aantal kleiner keren dat een overschot kleiner dan een bepaalde waarde op is getreden weergegeven:
- kleiner dan 0 mm
- kleiner dan 100 mm
- kleiner dan 200 mm
- kleiner dan 300 mm
- kleiner dan 400 mm
- totaal aantal
- Tenslotte is de 30 jarige mediaan en het 30 jarige gemiddelde (periode 1991 tot 2020) vergeleken met de kaart van de klimaatatlas.
Station Eelde heeft geen complete verdampingsreeks voor de jaren 1988 en 1990. Het decade 1981 tot 1990 heeft dus maar 8 complete jaren.
Voor de punten 5 en 6 is ook gekeken naar 9 extra stations voor een completer beeld (Eindhoven, Leeuwarden, Deelen, Rotterdam, Twente, Gilze Rijen, Schiphol, Volkel en Hoek van Holland). Deze stations beginnen echter allemaal ergens in de jaren 80 en dekken dus een kortere periode.
1: Cumulatief neerslagoverschot per 31 maart
Het jaarlijks optredend cumulatief neerslagoverschot op 31 maart (dus 1 dag voor de reset) voor de vijf bekeken meteostations, is weergegeven in onderstaande figuur.
De grafiek laat duidelijk zien dat een gemiddelde of mediaan waarde van 300 mm op 31 maart bij geen van de 5 stations gehaald wordt. Om te laten zien hoeveel op de verschillende locaties het neerslagoverschot onder de 300 mm ligt, zijn voor de periode 1 april 1966 tot 31 maart 2021 bij deze vijf stations de mediaan en gemiddelde waarde bepaald van het overschot op 31 maart:
- Locatie: mediaan waarde; gemiddelde waarde
- De Kooij: 176 mm; 167 mm
- Vlissingen: 138 mm; 129 mm
- Eelde: 226 mm; 241 mm
- De Bilt: 270 mm; 261 mm
- Maastricht: 177 mm; 171 mm
2: het 5-jarig gemiddelde
Bij het 5-jarig gemiddelde van de mediaan waarde op 31 maart zijn verschillen tussen de reeksen beter te zien. Te zien is dat er door te tijd grote variaties optreden, maar de waarden blijven grotendeels binnen de bandbreedte van de periode 1965/1970 (maximum) tot 1970/1975 (minimum). Bij 3 van de 5 meteostations ligt de waarde nog steeds binnen de bandbreedte 1965 tot 1975, uitzondering hierop zijn Vlissingen en Maastricht. Als de maxima na 2000 lager zijn, betekent dit daarmee ook dat de minima
na 2000 hoger zijn geworden zouden moeten zijn geworden. De meerjarige winteraanvulling voor de 3 stations die binnen de bandbreedte blijven zou dus grosso modo gelijk kunnen zijn met eerdere droge perioden. 
Het laat wel zien dat er grote verschillen zijn binnen Nederland: Vlissingen, de Kooij en Maastricht hebben over het algemeen een kleiner neerslagoverschot op 31 maart, in vergelijking tot Eelde en De Bilt. Voor Vlissingen en de Kooij geldt dat hier het maximum (zie blog 24a) en mediaan neerslagtekort (zie onderstaande figuur) wat in de zomer optreedt, ook hoger is ten opzichte van de andere 3 stations, waardoor meer neerslag nodig is om dit tekort om te buigen tot hetzelfde neerslagoverschot op 31 maart.
Maastricht krijgt minder neerslag in de winter (zie onderstaande neerslaggrafiek), waardoor de aanvulling ook minder is. Gevolg is dat het mediaan neerslagtekort van december tot februari redelijk gelijkloopt met die van Vlissingen (zie bovenstaande grafiek).
3: Het optredende neerslagoverschot per station per decade
Als derde is gekeken naar hoe groot het neerslagoverschot op 31 maart door de tijd bij de stations zelf was. Hiervoor zijn het aantal jaren per decade onder bepaalde grenswaarde weergegeven. De grenswaarden zijn:- kleiner dan 0 mm = neerslagtekort (blauw)
- kleiner dan 100 mm (rood)
- kleiner dan 200 mm (geel)
- kleiner dan 300 mm (groen)
- kleiner dan 400 mm (bruin)
- totaal aantal (lichtblauw)
Een aantal dingen vallen op als de grafieken met elkaar worden vergeleken:
- Hoe vaak een neerslagtekort op 31 maart is voor gekomen verschilt zeer sterk in Nederland. Bij de locaties Volkel, Maastricht, Eindhoven en Vlissingen komt het het vaakst voor: gemiddeld vaker dan 1 keer per decade. Bij de locaties Hoek van Holland, Rotterdam, Deelen, Leeuwarden en Eelde komt het het minst voor: gemiddeld minder dan 1 keer per 20 jaar.
- Hoe vaak een neerslagoverschot groter dan 400 mm op 31 maart (verschil tussen bruine en lichtblauwe lijn) is voorgekomen verschilt ook sterk in Nederland. Gemiddeld 1 a 2 keer per 30 jaar is dit gemeten bij de stations Volkel, Maastricht, Eindhoven, Vlissingen en de Kooij. Bij de overige stations is dit veel vaker gemeten: 1 a 2 keer per decade.
- Het neerslagoverschot in Vlissingen is het laagst van alle locaties: meer dan de helft van de jaren is het neerslagoverschot kleiner geweest dan 200 mm (gele lijn)
- Vijf locaties op de zandgronden in het oosten en zuidwesten van Nederland hebben in het decade 2011 - 2020 in 6 of meer jaren een neerslagoverschot van minder dan 200 mm (gele lijn) gehad (Twente (6 jaren), Maastricht (8), Eindhoven (8), Volkel (8), Gilze Rijen (7)); dit is juist ook een deel van Nederland waar vaker klachten zijn over droogte en niet herstelde grondwaterstanden.
- Een duidelijke trend die duidt op een verandering per decade is nog niet te zien bij 4 van de 5 langst bemeten stations. Alleen in Maastricht lijkt een voorzichtige trend te zijn van een steeds kleiner overschot: een overschot kleiner dan 100 mm (rode lijn) en kleiner dan 200 mm (gele lijn) lijkt steeds vaker voor te komen, ten koste van een groter overschot.
- Bij de overige 9 stations is de meetperiode te kort (3 volle decades) om bij deze grafieken een duidelijke trend per decade waar te nemen.
4: langjarig gemiddelde vergeleken met de klimaatatlas
Om de KNMI gegevens met de kaart van de klimaatatlas te vergelijken en te kijken hoe dat veranderd is, zijn er 3 kaarten gemaakt:
- Verschil tussen metingen en kaart over zelfde periode: een kaart waarop de gemiddelde waarden van 1981 tot 2010 van de 5 stations zijn vergeleken met de klimaatatlas kaart.
Voor de andere 9 stations is voor de periode 1981 tot 2010 niet de volle 30 jaar beschikbaar, deze zijn daarom niet meegenomen.
- Verschil tussen metingen 1991 en 2020 met kaart: een kaart waarop de gemiddelde waarden van 1991 tot 2020 van de 14 stations zijn vergeleken met de klimaatatlas kaart.
- Verschil tussen metingen 1991 en 2020 met kaart: een kaart waarop de mediaan waarden van 1991 tot 2020 van de 14 stations zijn vergeleken met de klimaatatlas kaart.
De berekende waarden bij de KNMI stations hebben vervolgens dezelfde kleurenclassificatie gekregen als de kaart heeft.
Als de kaarten worden bekeken valt een aantal dingen op:
|
| Gemiddelde waarde 1981 - 2010 meteostations vergeleken met het gemiddelde 1981 - 2010 |
|
| Gemiddelde waarde 1991 - 2020 meteostations vergeleken met het gemiddelde 1981 - 2010 |
|
| Mediaan waarde 1991 - 2020 meteostations vergeleken met het gemiddelde 1981 - 2010 |
Als de kaarten worden bekeken valt een aantal dingen op:
- De categorien waarin de berekende gemiddelde waarden van de 5 stations voor de periode 1981 tot 2010 (eerste kaartje) vallen zijn niet gelijk aan de categorie op de kaart; ze zijn gemiddeld 45 mm (bandbreedte 10 tot 74 mm) lager uit dan de categorie van de kaart. De vraag is wat dit verschil veroorzaakt; mogelijk is voor het opschalen van de gegevens van de meetstations naar landelijke dekking een modelmatige aanpassing gedaan waardoor de stations niet meer exact matchen met de kaart.
- Voor de periode 1991 tot 2020 (tweede kaartje) vallen de berekende gemiddelde waarden bij de 14 stations gemiddeld 54 mm (bandbreedte 4 tot 91 mm) lager uit dan de categorie van de kaart. Dit is echter een verandering van 9 mm ten opzichte van de eerdere berekende waarden.
- Voor de periode 1991 tot 2020 (derde kaartje) vallen de berekende mediaan waarden bij de 14 stations
gemiddeld 66 mm (bandbreedte 4 tot 120 mm) lager uit dan de categorie
van de kaart.
- Zowel voor de periode 1981 tot 2010 als voor 1991 tot 2020 zijn de waarden ver onder de 300 mm. Alleen station Deelen heeft een gemiddelde waarde van net boven de 300 mm (zie tweede kaartje).
Landelijke waarden zijn - periode, mediaan waarde, gemiddelde waarde
- 1981 - 2010, 180 mm, 186 mm op basis van 5 stations
- 1991 - 2020, 190 mm, 169 mm op basis van 5 stations
- 1991 - 2020, 199 mm, 226 mm op basis van 14 stations
Vergelijking van de twee reeksen waarden over de periode 1991-2020 laat zien dat de 5 meteostations met de langste meetreeks relatief in een wat droger deel van Nederland staan, waardoor het gemiddelde wat lager is dan het landelijk gemiddelde. Dit neemt niet weg dat op basis van de 14 stations de waarden nog steeds beneden de 300 mm ligt.
Kanttekeningen
Het is belangrijk om te beseffen dat het neerslagoverschot niet gelijk is aan de grondwateraanvulling:
- De KNMI data geeft de referentie verdamping (Makkink); deze is niet gelijk aan de werkelijke verdamping, die sterk verschilt per gewas/plant/boom.
- Daarnaast infiltreert niet alle neerslag in de bodem: vooral bij strenge winters met een goed bevroren bovenlaag kan infiltratie niet plaatsvinden; als de dooi optreedt kan het ontdooide water in de toplaag niet naar beneden zakken, omdat de bodem daar nog is bevroren. Laterale afstroming kan dan optreden. Ook bij hevige buien kan een deel via de oppervlakte afstromen naar naastgelegen watergangen.
- Verder wordt ook veel overtollig water in de bodem door drainage afgevoerd, waardoor dit niet wordt gebruikt voor aanvulling van het grotere grondwater systeem of herstel van zoetwatervoorraden in de ondergrond tussen de drainagebuizen.
- Ook kunnen grondwaterstanden op peil worden gehouden door het aanvoeren van zoetwater vanuit de rivieren. Nederland is immers een grootverbruiker van rivierwater (zie deze blog over onze afhankelijkheid van rivierwater).
- Tenslotte kan grondwater ook worden aangevuld middels (zoute) kwel van onderen (vooral in laag Nederland). Herstel van grondwaterstanden hoeft in deze kwelgebieden nog geen herstel van zoete grondwatervoorraden te betekenen.
Conclusie
De zomerdroogte van 2018 en de voorjaarsdroogte van 2020 hebben tot veel berichten geleid over het niet of onvoldoende herstellen van grondwaterstanden. Daarom is in deze blog gekeken naar hoe groot het neerslagoverschot op 31 maart is dat is opgetreden tussen 1 april 1966 en 31 maart 2021 bij vijf meteostations van het KNMI, De Bilt, Eelde, De Kooij, Maastricht en Vlissingen, vanaf de jaren 80 zijn ook de meteostations Eindhoven, Leeuwarden, Deelen, Rotterdam, Twente, Gilze Rijen, Schiphol, Volkel en Hoek van Holland meegenomen.
De analyse heeft laten zien dat de mediaan waarde van het neerslagoverschot op 31 maart over de periode 1966 tot 2021 bij de vijf stations varieert tussen 133 mm in Vlissingen tot 272 mm in De Bilt, duidelijk lager dan het vaak gehanteerde overschot van 300 mm op 31 maart. Waarden boven de 300 mm zijn in het verleden wel meerdere keren opgetreden bij alle vijf de locaties, het vaakst echter bij De Bilt en Eelde, die ook het hoogste neerslagoverschot op 31 maart hebben.
Een duidelijke trend is niet goed hard te maken, omdat er ook sprake kan zijn van een langjarige schommeling met een periode van 4 decades. Wel lijkt er binnen Nederland sinds 2000 sprake van een grotere ruimtelijke variatie van het neerslagoverschot op 31 maart. Daarnaast lijkt er in Maastricht een verdroging op te treden, een neerslagoverschot kleiner dan 200 mm en kleiner dan 100 mm lijkt steeds vaker voor te komen.
Een neerslagtekort op 31 maart komt met enige regelmaat voor in Nederland; bij 4 stations in het zuiden van het land (Vlissingen, Eindhoven, Maastricht en Volkel) is het vaakst een neerslagtekort opgetreden op 31 maart (meer dan 1 keer per decade), terwijl bij de stations Hoek van Holland, Rotterdam, Deelen, Leeuwarden en Eelde het minder dan 1 keer per 20 jaar voor is gekomen.
Bij de stations in het oosten en zuiden van het land (Twente, Eindhoven, Gilze Rijen, Volkel en Maastricht - de hoge zandgronden) in de laatste twee decades in de helft van deze 20 jaar of vaker, een neerslagoverschot opgetreden van minder dan 200 mm per jaar, minimaal 1 jaar hiervan had zelfs een neerslagtekort op 31 maart.
Kortom: een verandering van het neerslagoverschot is lastig hard te maken, een verandering in de ruimtelijke variatie per jaar lijkt wel op te treden. En het neerslagoverschot van 300 mm waar hydrologen mee werken (0,8 mm aanvulling per dag) is bij de 5 bekeken meteostations niet de mediaan of gemiddelde waarde van de metingen van de afgelopen 55 jaar. Over de periode 1 april 1991 tot 31 maart 2021 werd een neerslagoverschot van 300 mm of meer alleen gemeten bij station Deelen, waar de gemiddelde waarde over deze periode 300 mm bedroeg, de mediaan waarde bedroeg bij dit station over die periode 273 mm. Alle andere 13 bekeken stations hebben een mediaan en gemiddelde waarde van (ver) onder de 300 mm.
De vraag die aan het einde van deze blog blijft hangen is dan ook: hoe is de klimaatatlas aan de waarden gekomen? Deze kaart ondersteunt het uitgangspunt van hydrologen, maar komt overeen met de meetgegevens van het KNMI.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten