Effecten van zeespiegelstijging op riviermondingen

Water/Bodem
Klimaat  Kwaliteit 
‹ Terug naar overzicht
Geplaatst op:
Inmiddels is het wel duidelijk dat de zeespiegel stijgt. De snelheid waarmee deze stijgt overtreft telkens weer onze verwachting. Dit heeft gevolgen voor de manier waarop we in Nederland leven en omgaan met onze rivieren, kustgebieden en riviermondingen zoals de Westerschelde en Eems-Dollard. Dit is het eerste artikel in een serie van twee. Het artikel gaat in op de problematiek van zeespiegelstijging. In het volgende nummer gaat het artikel in op de praktijk: projecten in binnen- en buitenland die ons voorbereiden op toekomstige zeespiegelstijging.

zeespiegelstijgingDoordat de zeespiegel stijgt, verandert ook het getij op de Noordzee. Op de Noordzee circuleert het getij rondom een zogenaamd amfidromisch punt. Zo’n amfidromisch punt ligt midden op de Noordzee en op dat punt blijft het waterniveau constant: er is geen verschil in waterhoogte door het getij. Echter, hoe verder van het punt, hoe groter het verschil tussen hoogwater (vloed) en laagwater (eb) wordt. Doordat deze punten gaan verschuiven als gevolg van zeespiegelstijging, zal ook de getijslag langs de Nederlandse kust enkele tot tientallen centimeters veranderen (zie onder andere onderzoek van Mark Pickering, gepubliceerd in Continental Shelf Research in 2012 en 2017). Hoeveel de getijslag precies verandert, is afhankelijk van de locatie. Eerste voorspellingen voor Nederland bij een zeespiegelstijging van 2 meter – een realistisch scenario voor het jaar 2300 – laten de grootste toename in getijslag zien in de Waddenzee: tot wel 50 cm bij Harlingen. Langs de noordwestkust van Nederland zijn de veranderingen klein of zelfs negatief, terwijl bij de monding van bijvoorbeeld de Westerschelde en Eems-Dollard toenames van ongeveer 4-14 centimeter worden verwacht. 

In recent onderzoek, gepubliceerd in Nature Climate Change, laten we zien wat het effect is van een veranderende zeespiegel en veranderende getijslag op riviermondingen (ook wel estuaria genoemd) wereldwijd. Het was verrassend om te vinden dat kleine en grote riviermondingen andere bedreigingen en uitdagingen te wachten staan als de zeespiegel stijgt. De kleine riviermondingen (ondieper dan ca. 10 meter) lopen vooral het risico op een verhoogde waterstand, terwijl de grote riviermondingen vooral het risico lopen op een tekort aan sediment (zand en klei).

Verhoogde waterstanden 

RiviermondingVanaf de monding dringt het getij de riviermonding binnen. Dit kan ertoe leiden dat waterstanden bij hoogwater in landwaartse richting toenemen, gelijk blijven of afnemen. In een ideaal estuarium blijft de waterstand bij hoogwater gelijk in landwaartse richting, doordat er een balans is tussen verlies aan energie door wrijving en bundeling van energie door de vernauwing van de monding die landwaarts in de riviermonding optreedt. De wrijving voor het binnendringende getij is kleiner in diep water en groter in ondiep water. De wrijving in kleine en ondiepe estuaria zorgt er op dit moment voor dat de waterstand hier meestal in landwaartse richting afneemt.

Als de zeespiegel stijgt, neemt de mate van wrijving ook af. Dit resulteert in een verschuiving in de balans tussen wrijving en vernauwing, waardoor de waterstanden bij hoogwater toenemen. Berekeningen tonen een stijging tot wel 1 meter aan extra waterstand, bovenop de toename in zeespiegel van 2 meter. Dit effect treedt het sterkst op wanneer er onvoldoende sediment en tijd beschikbaar zijn om mee te groeien met de zeespiegel. Meegroeien betekent dat de bodemhoogte en waterdiepte aanpassen aan de nieuwe omstandigheden, waardoor de balans tussen wrijving en vernauwing herstelt. In dat laatste geval zullen de waterstanden alleen toenemen met de zeespiegelstijging van 2 meter. 

Sedimenthonger

Uit het voorgaande blijkt al dat kleine riviermondingen sediment nodig hebben. Grote estuaria hebben zowaar nog meer sediment nodig, vooral als de getijslag bij de monding afneemt. Een afnemende getijslag leidt namelijk tot een afname in de totale hoeveelheid water die door het estuarium stroomt. Dit gebeurde ook na de aanleg van de stormvloedkering in de Oosterschelde. Het gevolg is dat de geulen kleiner willen worden, zich ‘opvullen’, om aan het nieuwe evenwicht te voldoen; hiervoor is een grote hoeveelheid extra sediment nodig. Deze hoeveelheid extra sediment komt bovenop de hoeveelheid sediment die al nodig is om mee te groeien met 2 meter zeespiegelstijging. Bij een tekort aan sediment ontstaat er zandhonger. 

De geulen in grote riviermondingen vormen belangrijke vaarroutes naar grote havens, zoals in de Westerschelde naar de havens van Antwerpen, Vlissingen, Terneuzen en Gent. De getijdengebieden vormen leefgebieden voor een grote variëteit aan planten en dieren. Het land rondom estuaria is vaak dichtbevolkt; 21 van de 30 grootste steden ter wereld liggen in de buurt van een estuarium. Vanwege deze ecologische en socio-economische waarde is het van belang om de effecten van een stijgende zeespiegel goed te begrijpen, zodat we hierop kunnen anticiperen met beleid en beheer.

Gevolgen voor sedimentbalans

ZeespiegelVerhoogde waterstanden en zandhonger hebben negatieve consequenties voor het functioneren van onze riviermondingen. In een estuarium met zandhonger kalven de zandplaten af om de geulen op te vullen met sediment, terwijl de zandplaten belangrijk leefgebied vormen voor planten en dieren. Dit was ook de consequentie van de aanleg van de Oosterscheldekering: een reductie in de getijslag resulteerde in zandhonger. Afkalven van platen en onvoldoende sediment om mee te groeien met zeespiegelstijging betekent ook dat het zout verder binnen kan dringen via riviermondingen. Dat heeft mogelijk consequenties voor leefgebieden, maar ook voor bijvoorbeeld onze drinkwatervoorziening. Hoger hoogwater leidt tot een verhoogd overstromingsrisico in dichtbevolkte gebieden, terwijl lager laagwater de bevaarbaarheid verlaagt. Kortom: genoeg redenen om te anticiperen op de toekomstige effecten van zeespiegelstijging.

Meer ruimte

Eerste resultaten laten zien dat meer ruimte voor riviermondingen een positieve bijdrage kan leveren aan het verlagen van de zandhonger en het overstromingsrisico. Op plekken waar naar verwachting te weinig sediment beschikbaar is om mee te groeien met zeespiegelstijging, kunnen verbredingen van de riviermonding bijdragen aan het mitigeren van de negatieve consequenties. Hoewel de Belgen al een tijd bezig zijn met het zogenaamde Sigma-plan, waar ontpoldering onderdeel van uitmaakt, ligt ontpolderen in Nederland nog steeds gevoelig, terwijl ontpoldering in het stuk van de kust tot aan Antwerpen mogelijk wel het meest effectief is. 

In gebieden die nu relatief sedimentrijk zijn, zoals delen van de Waddenzee en het Eems-Dollard estuarium liggen ook kansen om mee te groeien met zeespiegelstijging. Als we ervoor kunnen zorgen dat het sedimentrijke water bezinkt en bijdraagt aan het verhogen van buitendijks gebied of binnendijks gebied aanwijzen om regelmatig te overstromen zodat er sediment bezinkt, anticiperen we hiermee op een steeds sneller stijgende zeespiegel.

Jasper Leuven is onderzoeker op het gebied van delta’s en riviermondingen bij Wageningen University & Research en adviseur rivier- en kustmorfologie bij Royal HaskoningDHV. Dit artikel is gebaseerd op een recente publicatie in Nature Climate Change ‘Sea-level-rise-induced threats depend on the size of tide-influenced estuaries worldwide’ (nature.com/articles/s41558-019-0608-4) en het proefschrift ‘Bar and channel patterns in estuaries’ (dspace.library.uu.nl/handle/1874/379901). Het onderzoek is gefinancierd door NWO-TTW in een Vici-project van Maarten Kleinhans en uitgevoerd op Universiteit Utrecht.