Peak water – gevolgen van het massaverlies van gletsjers voor de beschikbaarheid van water

De 56 belangrijkste stroomgebieden van gletsjerrivieren. In kleur wordt de verwachte toename van afstroom door massaverlies van gletsjers weergegeven. Grijstinten geven de periode van maximale afstroom weer in een stroomgebied. Projecties zijn gebaseerd op emissiescenario RCP4.5. (Bron: Huss & Hock 2018, supplementary information)

Stroomgebieden van gletsjerrivieren beslaan ruim een kwart van al het landoppervlak op aarde, buiten Groenland en Antarctica. In die gebieden woont bijna een derde van de wereldbevolking. Smeltwater van gletsjers voorziet in die gebieden in meer of mindere mate in de waterbehoefte van mens en natuur. Niet overal is de bijdrage van smeltwater substantieel, maar in sommige gebieden is dat wel het geval. Dat is vooral zo omdat gletsjers juist smelten in warme (en vaak droge) seizoenen. Gletsjers fungeren dan dus als waterbuffers, die juist water leveren in seizoenen met weinig regen en veel verdamping. Als gletsjers geheel of gedeeltelijk verdwijnen door opwarming van het klimaat heeft dat invloed op die buffer-functie. De afbeelding hieronder laat, op een sterk vereenvoudigde en schematische manier, zien hoe dat werkt op de lange termijn. De afbeelding komt uit een recent artikel uit Nature Climate Change: “Global-scale hydrological response to future glacier mass loss” van Mattias Huss en Regine Hock.

Schematische weergave van het effect op lange termijn van klimaatverandering op de afstroom naar een gletsjerrivier (Bron: Huss & Hock 2018)

De afbeelding hierboven laat alleen het effect van het smelten van een gletsjer op de afstroom zien. Andere effecten van klimaatverandering, zoals een toe- of afname van neerslag en verdamping, blijven buiten beschouwing. Er zijn drie fases zichtbaar:

  • op t0 is de temperatuur en dus de gletsjer stabiel;
  • op t1 begint het klimaat op te warmen (de groene lijn onderin) en de gletsjer massa te verliezen;
  • op t2, decennia tot eeuwen later, begint een nieuwe stabiele fase, ofwel omdat de gletsjer helemaal verdwenen is, ofwel omdat het klimaat stabiliseert.

De jaargemiddelde afstroom in een stroomgebied is in de stabiele periodes aan het begin en aan het eind gelijk. Dat kan niet anders, omdat in deze vereenvoudigde weergave is aangenomen dat de totale neerslag en verdamping gelijk blijven. In een stabiele periode is de jaargemiddelde afstroom gelijk aan het jaargemiddelde van de neerslag min de verdamping. Maar als een gletsjer massa verliest, verdwijnt daarmee in het algemeen ook (een deel van) de bufferwerking. Het smelten ven gletsjers heeft daarom een blijvende verandering van de afstroom in verschillende seizoenen tot gevolg. De accumulatie van sneeuw in het sneeuwseizoen wordt minder en in het smeltseizoen wordt er minder water afgegeven. De verdeling van de hoeveelheid water over het jaar is dus blijvend veranderd. Meestal betekent dit dat er tot (ruwweg) de eerste helft van de zomer meer water beschikbaar is in het stroomgebied en in de maanden daarna minder.

In de periode waarin de gletsjer massa verliest (tussen t1 en t2) gebeurt er meer. De afstroom neemt toe, omdat er extra smeltwater bijkomt. Dit gaat door tot het punt van “peak water” wordt bereikt. Op dat moment begint de snelheid waarmee de gletsjer smelt af te nemen – bijvoorbeeld omdat er simpelweg niet meer genoeg van over is of omdat het tempo van opwarming vertraagt – en wordt de afstroom dus minder.

Huss en Hock hebben de ontwikkeling van de afstroom van gletsjers onderzocht voor de 56 belangrijkste stroomgebieden van gletsjerrivieren in de wereld, met uitzondering van Groenland en Antarctica, voor de periode 1980 – 2100. Voor de analyse gebruiken ze een door henzelf ontwikkeld mondiaal gletsjermodel (GloGEM, beschreven in Huss & Hock 2015), gecombineerd met heranalyses van meteorologische waarnemingen en projecties van 14 klimaatmodellen volgens 3 emissiescenario’s (RCP2.6, RCP4.5 en RCP8.5). Voor alle duidelijkheid: het onderzoek kijkt wat verder dan de schematische afbeelding hierboven misschien doet vermoeden. Veranderingen in hoeveelheden neerslag en verdamping worden ook meegenomen in de analyse. Tot op zekere hoogte, dat wel, omdat het nu eenmaal onbegonnen werk is om in een mondiaal onderzoek in te zoomen op alle lokale details. Dat betekent dat het onderzoek waarschijnlijk een goed beeld geeft van wat er op mondiale schaal te verwachten is, maar dat het op lokale schaal bij vrij grove indicaties blijft.

Volgens het model van Huss en Hock kunnen de gletsjers op mondiale schaal in de loop van deze eeuw bij het laagste emissiescenario RPC2.6 bijna de helft (43 ± 14%) van hun massa verliezen. Bij het hoogste emissiescenario RCP8.5 loopt dat op tot drie kwart (74 ± 11%). De lokale verschillen zijn groot. Zo zullen sommige gletsjers aan het eind van deze eeuw als zo goed als verdwenen zijn bij emissies volgens het middenscenario RPC4.5, terwijl andere dan maar ruim een derde van hun volume hebben verloren. Die grote verschillen zijn er ook in het moment waarop “peak water” optreedt. In 45% van de stroomgebieden is dat punt al bereikt. In 22% van de gebieden gebeurt dat naar verwachting pas na 2050. De grootte van gletsjers is hier, niet verrassend, de belangrijkste factor: hoe meer ijs er is, hoe langer dat ijs alsmaar meer smeltwater kan blijven leveren. Peak water in bijvoorbeeld de Himalaya zal daardoor naar verwachting pas later op treden dan op veel andere plaatsen.

Zoals gezegd werken gletsjers als waterbuffer. Als die bufferende werking verdwijnt zal de afstroom van gletsjerrivieren afnemen in het smeltseizoen. Vaak zal dat vooral in de tweede helft van de zomer zijn. De afbeelding hieronder laat zien wat dit onderzoek verwacht in alle 56 onderzochte stroomgebieden. De onderzoekers hebben gemiddelden over 20 jaar berekend voor emissiescenario RCP4.5. De gekleurde stippen geven de verwachte verandering per maand in de zomer en het najaar weer voor de periode 2040 – 2060 en 2080 – 2100 ten opzichte van het gemiddelde over 1990 – 2010.

Verandering in afstroom in zomer en najaar in de 56 onderzochte stroomgebieden bij emissies volgens scenario RCP4.5. Veranderingen zijn de gemiddelden over 20 jaar, ten opzichte van 1990 – 2010 (Bron: Huss & Hock 2018)

De invloed hiervan op de beschikbaarheid van water verschilt sterk van gebied tot gebied. In veel gebieden is de bijdrage van smeltwater vrij beperkt en zal het effect van de veranderingen niet zo groot zijn. Maar er zijn ook gebieden waar wel serieuze problemen kunnen ontstaan. Het grootste effect wordt verwacht in delen van centraal Azië en Zuid-Amerika, vooral aan het eind van de zomer en het begin van het najaar.

Dit type onderzoek zou wel eens heel belangrijk kunnen zijn bij het ontwikkelen van adaptatie-beleid. In theorie zou het wel mogelijk moeten zijn om de afnemende buffercapaciteit van gletsjers op te vangen, bijvoorbeeld met spaarbekkens of dammen. De praktijk zou vaak wel eens weerbarstiger kunnen zijn. Vanwege kosten, of technische complicaties. Of omdat behalve het smelten van gletsjers ook andere factoren van invloed kunnen zijn op de beschikbaarheid van water: veranderende neerslagpatronen, toename van verdamping, of een toenemende behoefte (bij mens en natuur) als de temperatuur stijgt, om er maar enkele te noemen. Anticiperen op al die mogelijke veranderingen zal niet eenvoudig zijn. Daar komt nog eens bij dat stroomgebieden meestal niet keurig samenvallen met landsgrenzen. Buurlanden zullen niet altijd geneigd zijn tot eerlijk delen in het geval van waterschaarste. Misschien is dat nog wel de grootste complicerende factor.

Advertenties

9 Reacties op “Peak water – gevolgen van het massaverlies van gletsjers voor de beschikbaarheid van water

  1. Hierbij past dan dit bericht over de Rhone:http://www.lemonde.fr/climat/article/2018/02/01/climat-le-rhone-pourrait-baisser-de-moitie-d-ici-un-siecle_5250303_1652612.html . Langs de Rhone staan kerncentrales, die ervan afhankelijk zijn voor hun koelwater. Als een centrale is stil gelegd door gebrek aan koelwater, is deze niet zomaar weer op te starten.
    Verder berichten over het indammen van rivieren door oa China, waardoor India geconfronteerd wordt met grotere onvoorspelbaarheid van de Bhramaputra, wat al doden heeft veroorzaakt, door zowel droogtes als overstromingen. Ook Turkije damt rivieren in, conflicten liggen dus op de loer.

  2. Waterschaarste wordt inderdaad een steeds belangrijker probleem, maar niet zozeer vanwege het smelten van gletsjers door klimaatopwarming.

    Verreweg de belangrijkste factor is het explosief gestegen waterverbruik vanwege bevolkingsgroei en economische ontwikkeling.

    Een tweede belangrijke factor is – tijdens droge perioden – de verminderde baseflow van rivieren als gevolg van menselijke ingrepen in het stroomgebied, bijvoorbeeld houtkap, inefficiënte landbouwpraktijken en verstedelijking met erosie en verminderde infiltratie (berging) tot gevolg.

  3. Hans Custers

    Bert,

    Zoals al regelmatig met je besproken moet je onderscheid maken tussen de (aantoonbare) oorzaken van waterschaarste in het verleden en de te verwachten toekomstige effecten (ofwel: de risico’s) van klimaatverandering. Het één zegt niet zo veel over het ander.

    Het artikel van Huss en Hock laat zien dat in de gebieden waar het hier over gaat klimaatverandering de afgelopen decennia juist voor extra water heeft gezorgd: het smeltwater dat vrijkomt omdat gletsjers hun massa verliezen. Maar het laat ook zien dat dat niet blijft duren.

    De effecten van klimaatverandering bagatelliseren, door steeds weer te verwijzen naar andere factoren die ook een rol spelen, die op dit moment meestal zelfs een dominante rol spelen en waarvan helemaal niemand ontkent dat ze een rol spelen voegt wat mij betreft niet veel toe aan de discussie. Als we, zoals jij regelmatig bepleit, vooral in moeten zetten op adaptatie is het juist van belang om tijdig mogelijke effecten van klimaatverandering te onderkennen en daar op te anticiperen. Anders zou adaptatie wel eens vooral neer kunnen komen op permanent achter de feiten aan hollen.

  4. Nu wordt er in de eerste figuur verwezen naar een gestabiliseerd klimaat. Dit is niet als provocatie bedoeld: ik zou graag weten hoe een gestabiliseerd klimaat eruit moet zien. Is het mogelijk de door de mens toegevoegde CO2 af te trekken van het totaal om te weten hoe het klimaat eruit had moeten zien, en weten we welke kant het op zou moeten gaan over één of twee eeuwen?

    Er wordt in de laatste paragraaf ook gesproken over kosten. Ik kan me voorstellen dat daar moeilijk afwegingen over te maken zijn in het geval van waterschaarste bij het opdrogen van de rivieren die van gletsjers afhankelijk zijn. Maar ook in het geval waarin de (extra?) opwarming van de Aarde extreme weersomstandigheden met zich meebrengt. De schade die daarmee gemoeid is, is vaak enorm en gaat wellicht toenemen. Is het daarmee gerechtvaardigd om het beleid van milieu en/economie zo om te gooien dat de burger overal voor moet opdraaien? Ik wil niet met knuppels gooien maar ben wel erg benieuwd wat op dit blog de opinie is over de satyre van Lubach over het milieubeleid. Als het waar is wat hij beweert dan zou slechts 2% van de energie die uit het stopcontact komt echt groen zijn. Zo’n 6% wordt opgewekt door biomassa, waarvan hij beweert dat het gaat om met grote schepen die op diesel varen geïmporteerde pellets uit Noord-Amerika.
    De enige serieuze reacties die er te zien waren, kwamen van de Correspondent die de mensen aanraadde op lokale energieproductie over te stappen. Helaas kon ik niet alles lezen want het grootste deel van het artikel zat achter een betaalmuur. De rest van ‘serieuze’ kranten hebben voor zover ik weet niet geschreven over de uitzending.

    De vraag is niet alleen wat er op dit blog gedacht wordt van de uitzending (ook al betreft het niet de wetenschap, maar het milieubeleid), maar ook of het werkelijk de moeite loont de enorme investeringen te maken die de toekomstige schade door extreme weersomstandigheden moet afweren als we niet 100% zeker zijn dat het ook gaat helpen?

  5. Hans Custers

    Marleen,

    Die eerste afbeelding is een sterk vereenvoudigde, schematische weergave. Het gestabiliseerde klimaat zou je daarin kunnen zien als een klimaat waarin de energiebalans in evenwicht is. Ofwel: een klimaat dat niet meer opwarmt of afkoelt. De rechterkant van die afbeelding staat dan voor de periode waarin de broeikasgasconcentratie niet verder toeneemt en zich een nieuw evenwicht heeft ingesteld. (Het duurt eeuwen tot millennia tot alles weer helemaal in evenwicht is, maar de snelheid waarmee gletsjers massa verliezen zal waarschijnlijk wel sneller flink afnemen als de broeikasgasconcentratie niet meer toeneemt.)

    Wat je andere opmerkingen betreft: Lubach heeft zeker een punt. Ik denk ook dat niemand op dit blog zal zeggen dat er eenvoudige oplossingen zijn. En ook niemand zal beweren dat we zeker zijn dat enorme investeringen helpen. Dat kan mee- en het kan tegenvallen. Maar dat geldt ook voor de risico’s van klimaatverandering: ook die kunnen mee- en tegenvallen. We kennen de toekomst nu eenmaal niet, en dat betekent dat we keuzes moeten maken terwijl er allerlei onzekerheden zijn. Het gaat dan om een afweging van risico’s. Daar heb ik enkele jaren geleden iets over geschreven: Klimaatverandering als risicoprobleem.

  6. Hallo Marleen,

    Je zegt: “Ik wil niet met knuppels gooien maar ben wel erg benieuwd wat op dit blog de opinie is over de satyre van Lubach over het milieubeleid. Als het waar is wat hij beweert dan zou slechts 2% van de energie die uit het stopcontact komt echt groen zijn. Zo’n 6% wordt opgewekt door biomassa, waarvan hij beweert dat het gaat om met grote schepen die op diesel varen geïmporteerde pellets uit Noord-Amerika.

    Dit is eigenlijk off-topic (heeft niet direct betrekking op het bovenstaande blogstuk) en hoort eerder in de Open Discussie?

    Die definitie van “echt groen” is nogal discutabel. De bijstook van biobrandstoffen kán – mits er extra biomassa wordt aangeplant voorafgaand aan het verstoken ervan – wel een onderdeeltje (!) zijn van een ‘echt CO2-neutrale’ energievoorziening. Daarbij is de hoop eerder gevestigd op toekomstige 2e- en 3e-generatie biobrandstoffen en op het gebruik van restafval (agrarisch en huiselijk), dan op houtpellets uit Noord-Amerika.

    Het huidige beleid om de bijstook van houtpellets (en ook van agrarisch afval) mee te tellen als ‘hernieuwbaar’ is dan ook vooruitlopend op de introductie van die 2e- en 3e-generatie biobrandstoffen. Er wordt zo een ‘business case’ gecreëerd die investeringen in de 2e- en 3e-generatie lonend moet gaan maken.

    Van de Nederlandse elektriciteitsvoorziening komt momenteel ca. 6% uit wind- en zonne-energie en waterkracht, de biomassa niet meegeteld. Dat percentage groeit nu in rap tempo. Lubach overdrijft (onderdrijft?) dus wel enigszins met zijn 2%.

    Verder: een aspect van de bijstook van biomassa is dat het een bijdrage levert aan ‘hernieuwbaar’ binnen het segment van de basislast-elektriciteitsvoorziening. Dit is het deel van de elektriciteitsvoorziening dat 7 x 24 beschikbaar is, ongeacht de ‘intermittent’ beschikbaarheid van wind en zon. Binnen het basislast-segment zijn momenteel de enige CO2-neutrale opties:

    – biomassa;
    – afvang en opslag van CO2 uit kolen- en gascentrales (CCS);
    – kernenergie;
    – hydro (waar dit beschikbaar is, bijv. in Noorwegen).

  7. Hans Custers

    Ja, laten we de discussie over Arjen Lubach maar verder voeren in het open draadje.

  8. Hartelijk dank voor jullie aandachtige en zorgvuldige antwoorden. Alles erg duidelijk uitgelegd.

  9. gerard d'Olivat

    Een site waar met grote regelmaat gepubliceerd wordt over gletschers en waterhuishouding in Azië is ‘TheThird Pole’ Zeer lezenswaardig met uitgebreide analyses
    https://www.thethirdpole.net/
    Ook over wat hier ‘adaptatie’ beleid:) wordt genoemd regelmatig artikelen en voorbeelden uit de dagelijkse praktijk. Zeer lastig om werkelijk in te grijpen zo veel is wel duidelijk. Met grote consequenties voor enorme grensoverschrijdende stroom gebieden.
    In de Andes spelen vergelijkbare problemen vooral in Peru

    Gaat mij zeer aan het hart als voormalig berg/gletscher klimmer en gids

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s