Bij het bestuderen van anomalieën in verdampingsstress en de gestandaardiseerde verdampingsstressratio tussen 1980 en 2015, identificeerden Christian et al. (2021) hotspots voor flash droogtes in Brazilië, de Sahel, de Grote Riftvallei en India, met opvallende lokale hotspots in de centrale Verenigde Staten, het zuidwesten van Rusland en het noordoosten van China. De analyses waren gebaseerd op vier wereldwijde heranalysegegevenssets van het Europese Centrum voor Middellange Termijn Weersvoorspellingen (ECMWF) en NASA. Op vergelijkbare wijze bestudeerden Neelam en Hain (2024) het ontstaan, de duur en de omvang van flash droogtes wereldwijd op schaal van stroomgebieden, gebruikmakend van heranalyses van 40 jaar.

Walker et al. (2024) namen een alternatieve benadering door een overzicht van eerdere droogtes te geven en identificeerden vijf soorten flash droogtes, afhankelijk van verschillende factoren, zoals lokaal klimaat en menselijke invloeden. Algemeen genomen bieden indices die afwijkingen in bodemvocht, verdamping, verdampingsvraag en de gezondheid van de vegetatie vastleggen, een mogelijke route om flash droogtes te identificeren (bijv. Otkin et al. 2018). Ford et al. (2023) presenteren een interessante vergelijking van negen indicatoren voor flash droogtes in de Verenigde Staten en suggereren dat ‘een uitgebreid monitoringssysteem voor flash droogtes meerdere, complementaire indicatoren, datasets en methoden moet combineren.’

Wat betreft de gevolgen, leidt een bodemvochtdroogte meestal tot vermindering van de gewasopbrengsten en een zogenaamde landbouwdroogte. Evenzo kan, tenzij alternatieve waterbronnen beschikbaar zijn, een hydrologische droogte leiden tot waterschaarste voor de openbare watervoorziening, irrigatie en de opwekking van waterkracht, en kan het een reeks milieu-impacten veroorzaken. Een droogte die grote sociale, economische of politieke verstoringen veroorzaakt, wordt vaak een sociaal-economische droogte genoemd. Er kunnen ook aanzienlijke variaties zijn binnen een regio of land. Zo merkt de National Drought Policy Commission (NDPC, 2000) op dat ‘twee maanden zonder regen tijdens het groeiseizoen ernstige droogteomstandigheden kunnen veroorzaken voor boeren en huiseigenaren in het oosten van het land. Dezelfde droge periode kan normaal zijn voor degenen in het westen, waar watergebruikers zich meer zorgen maken over de waterstanden in reservoirs, die op hun beurt afhankelijk zijn van de winterse sneeuwbedekking.’

Op langere tijdschalen wordt steeds vaker gezien dat terugkoppelingseffecten tussen het aardoppervlak en de atmosfeer een mechanisme zijn voor het verergeren van droogtes en het veroorzaken van verwoestijning in gebieden zoals de Sahel. In het bijzonder kan verandering in de vegetatiebedekking zowel de verdamping als de albedowaarden beïnvloeden, wat de water- en stralingsbalans op het aardoppervlak en toekomstige groei in die gebieden beïnvloedt. Het vertegenwoordigen van deze soorten impact is een van de belangrijkste doelen in landoppervlakmodellen en aardmodel-systemen, zoals beschreven in hoofdstuk 14.

De afgelopen jaren zijn er steeds geavanceerdere droogtewaarschuwingssystemen ontwikkeld. Echter, zoals bij systemen voor andere gevaren, zoals overstromingen en vervuilingsincidenten, zijn deze meestal slechts één aspect van een breder besluitvormingsproces. Andere belangrijke informatiebronnen omvatten doorgaans lokale regenvalmetingen, rivier- en boorputwaarnemingen, evenals feedback over de impacten van overheidsinstanties, het publiek en de media. Contingentieplanning is ook een essentieel onderdeel van risicobeheer bij droogtes. Droogte-interventieplannen houden vaak rekening met een breed scala aan sociale, economische en milieufactoren, vooral de behoeften van kwetsbare groepen (bijv. Wilhite 2000; UN/ISDR 2009; WMO 2011). Met voldoende waarschuwing op voorhand kunnen enkele mogelijke droogtetechnieken omvatten:

Strategische maatregelen—lange-termijn fysieke en institutionele reacties, zoals watervoorzieningsstructuren, watervoorschriften en loodgieterscodes.
Tactische maatregelen—zoals waterrantsoenering, worden van tevoren ontwikkeld om te reageren op verwachte korte-termijn watertekorten.
Noodmaatregelen—worden geïmplementeerd als een ad-hocreactie op omstandigheden die te specifiek of zeldzaam zijn om van tevoren ontwikkelde plannen te rechtvaardigen.

Wanneer waterschaarste waarschijnlijk lijkt, worden vaak vrijwillige of verplichte beperkingen op het waterverbruik opgelegd, bijvoorbeeld voor irrigatie en niet-essentiële huishoudelijke toepassingen. Extra waterbronnen kunnen worden verkregen door het vervoer van water uit andere regio's via watertankwagens, tijdelijke pijpleidingen aan te leggen, tijdelijke dammen te bouwen in stromen en rivieren, en het boren van extra putten. In geval van ernstige droogte kunnen strengere maatregelen nodig zijn, zoals het beschikbaar stellen van drinkwater alleen op bepaalde tijdstippen van de dag of het beperken van de aanvoer tot gemeenschappelijke standpompen.

In landelijke gebieden kunnen mitigatieacties worden ondernomen om het levensonderhoud te beschermen, zoals het opbouwen van graanvoorraden, het verplaatsen van vee en het aanpassen van zaai- of oogstschema's. Noodhulp van de overheid kan in sommige van deze activiteiten helpen. Risico-gebaseerde technieken worden steeds vaker gebruikt om te beslissen welke benaderingen moeten worden gevolgd, door zowel de waarschijnlijkheid van een gebeurtenis als de economische of andere gevolgen te overwegen. Wilhite en Knutson (2008) merken op dat de principes van droogterisicomanagement kunnen worden bevorderd door:

  • Het verbeteren en toepassen van seizoensgebonden en kortetermijnvoorspellingen.

  • Het ontwikkelen van geïntegreerde monitoring- en waarschuwingssystemen en bijbehorende informatiebezorgingssystemen.

  • Het ontwikkelen van voorbereidingsplannen op verschillende niveaus van de overheid.

  • Het aannemen van mitigatieacties en -programma’s.

  • Het creëren van een vangnet van noodhulpprogramma’s die tijdige en gerichte hulp garanderen.

  • Het bieden van een organisatorische structuur die de coördinatie binnen en tussen overheidsniveaus en met belanghebbenden bevordert.

Het omgaan met droogte vereist een holistische benadering waarin wetenschappelijke modellen en gegevens worden gecombineerd met sociale en economische overwegingen, evenals een sterk en flexibel netwerk van risicobeheerstrategieën op zowel lokaal als mondiaal niveau.

Hoe Klimaatverandering de Waterbronnen Beïnvloedt: Wat We Moeten Begrijpen voor Beheer en Planning

Met de toenemende zorgen over klimaatverandering is er wereldwijd een aanzienlijke inspanning geleverd om de oorzaken van deze veranderingen te begrijpen en de waarschijnlijke gevolgen, zoals overstromingen, droogtes en waterbeschikbaarheid, te voorspellen. Internationaal worden klimaatmodelprojecties ingediend bij het WMO Coupled Model Intercomparison Project (CMIP), dat gebaseerd is op plausibele emissie- en landgebruiksveranderingscenario’s. Deze projecties vormen de basis voor de beoordelingen van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) over de potentiële veranderingen in het klimaat. De impact van klimaatverandering op hydrologie wordt op lokaal, regionaal of nationaal niveau beoordeeld door scenario’s door modellen te draaien, vaak gebruikmakend van een selectie van CMIP-uitkomsten. Fysisch-conceptuele regen-afvloeiingsmodellen worden veelvuldig gebruikt, soms gecombineerd met ondersteunende besluitvormingsinstrumenten zoals waterallocatiemodellen.

Omdat klimaatverandering een toenemend risico vormt voor waterbronnen, is het belangrijk om te begrijpen hoe klimaatprognoses precies in de waterbeheerplanning worden geïntegreerd. Het doel is niet alleen om de omvang van de toekomstige veranderingen vast te stellen, maar ook om het beheer van waterbronnen aan te passen aan deze voorspellingen. Modellen die het gedrag van rivieren en stroomgebieden simuleren, spelen hierbij een cruciale rol. Klimaatvoorspellingen zijn inherent probabilistisch, wat betekent dat ze gepaard gaan met een zekere onzekerheid. Ze worden vaak gepresenteerd in tijdsintervallen van 10 tot 30 jaar, wat zowel de waarde als de beperkingen van dergelijke voorspellingen benadrukt.

Modellen zoals land-oppervlakmodellen en hydrologische simulaties helpen waterbeheerders te begrijpen hoe verschillende klimaatveranderingen—zoals temperatuurstijgingen, veranderende neerslagpatronen en intensievere droogtes—de watervoorziening kunnen beïnvloeden. Deze modellen kunnen worden gekoppeld aan andere hulpmiddelen, zoals besluitvormingssystemen voor waterallocatie, die waterverdeling en -beheer ondersteunen in tijden van schaarste. De afstemming van klimaatvoorspellingen op lokale omstandigheden door middel van downscaling, waarbij de grote schaling van globale modellen wordt verfijnd naar regionale of nationale niveaus, is van essentieel belang voor het verkrijgen van relevante en bruikbare informatie voor waterbeheer.

Naast het gebruik van fysieke en conceptuele modellen, wordt er ook veel aandacht besteed aan de verbetering van deze voorspellingssystemen. Er is steeds meer onderzoek naar geavanceerde technieken zoals het gebruik van experimentele stroomgebieden, waarbij wetenschappers specifieke gebieden onder gecontroleerde omstandigheden bestuderen om beter te begrijpen hoe klimatologische veranderingen de hydrologie beïnvloeden. Dit helpt om de modeluitkomsten te verfijnen en de onzekerheden die gepaard gaan met klimaatmodellen te verminderen.

Belangrijk om te begrijpen is dat, hoewel klimaatmodellen waardevolle informatie bieden, ze nooit in isolatie moeten worden gebruikt bij het maken van beslissingen over waterbeheer. De integratie van modeluitkomsten met sociaal-economische overwegingen, zoals de impact van watertekorten op gemeenschappen, en het gebruik van lokale kennis en ervaring, zijn van groot belang voor het ontwikkelen van robuuste en veerkrachtige strategieën voor waterbeheer. Het is essentieel om het onzekerheidsbereik van de voorspellingen te begrijpen en om flexibel te blijven in de planning, zodat waterbeheerders snel kunnen reageren op onverwachte veranderingen in klimaat- of hydrologische omstandigheden.

Bij de beoordeling van hydrologische gevolgen van klimaatverandering spelen niet alleen wetenschappelijke modellen een rol, maar ook de percepties en kennis van de betrokken belanghebbenden. Het proces van expertelicitatie, waarbij experts worden geraadpleegd om te helpen bij het identificeren van risico’s en onzekerheden, is een belangrijke aanvulling op de kwantitatieve modelanalyse. Door het combineren van wetenschappelijke data met ervaringen uit de praktijk, kunnen beter geïnformeerde beslissingen worden genomen die de impact van klimaatverandering op waterbronnen minimaliseren.

Daarnaast is het cruciaal om te erkennen dat de effecten van klimaatverandering niet gelijk verdeeld zijn. Terwijl sommige regio’s te maken krijgen met toenemende waterbeschikbaarheid door intensievere regenval, zullen andere gebieden, vooral in droge klimaten, waarschijnlijk meer droogtes en waterschaarste ervaren. Het is belangrijk om deze regionale verschillen in de prognoses te begrijpen en waterbeheerstrategieën te ontwikkelen die specifiek zijn voor de lokale situatie.

Met de juiste benadering kunnen de klimaatprognoses en de hydrologische modellen een waardevol hulpmiddel zijn in het beheer van waterbronnen. Dit vereist echter een holistische benadering waarbij wetenschappelijke inzichten, lokale kennis en sociale overwegingen samenkomen. Het verbeteren van de voorspellingsmodellen, het integreren van onzekerheidsanalyses en het ontwikkelen van flexibele strategieën voor waterbeheer zijn cruciaal om de gevolgen van klimaatverandering effectief te kunnen aanpakken.

Waar liggen de belangrijkste risico's van overstromingen en droogte?

Ongeveer 40% van de bestudeerde gevallen komt uit Azië, 30% uit Europa, dat gekarakteriseerd wordt door hydro-hazards, en 16% uit Noord-Amerika, met 8% van de wereldwijde hotspots en de rest verspreid over Afrika, Australië en Zuid-Amerika. Dit geeft een indicatie van de locaties waar de impact van overstromingen en droogte als prioriteit wordt beschouwd, hoewel andere factoren uiteraard ook van invloed kunnen zijn. Het is duidelijk dat er verschillende gebieden zijn waar de dreiging van watergerelateerde natuurrampen het sterkst aanwezig is, maar de mate van focus op deze fenomenen verschilt per regio.

Overstromingsanalyses komen vooral voor in Europa en Noord-Amerika, terwijl droogte-analyses vaker in Australië en Zuid-Amerika voorkomen. Hydrologische droogte-analyses zijn doorgaans gebaseerd op directe metriekgegevens zoals neerslag en luchttemperatuuruitvoer van klimaatmodellen, zonder aanvullende modellen die specifiek hydrologische gevolgen evalueren. De meest gebruikte indicatoren zijn de gestandaardiseerde neerslag-evapotranspiratie-index (SPEI) en de Palmer-droogte-index.

Voor overstromingen worden vaak tijdreeksen van hydrografen uit hydrologische modellen geïnterpreteerd in termen van jaarlijkse vloedvariaties of via een overstromingsfrequentieanalyse. In sommige gevallen wordt dit verder doorgevoerd naar een schadeanalyse. Hydrodynamische modellen worden slechts zelden toegepast, en meestal alleen voor het bestuderen van sitespecifieke problemen op basis van regionale projecties.

Onzekerheidsanalyses werden opgenomen in bijna de helft van de onderzochte artikelen, waarbij ze vaker voorkwamen in overstromingsstudies, mogelijk door de extra onzekerheden die ontstaan door het gebruik van hydrologische modellen. Meestal werden multi-model benaderingen gebruikt, of enkele modeluitvoeren met een aangepaste parameteraanpak. De belangrijkste bronnen van onzekerheid waren het klimaatmodellen zelf, inclusief emissiescenario's, de ruimtelijke dekking en kwaliteit van hydrologische en topografische waarnemingen, de bias-correctie en downscaling van klimaatmodellen, en onzekerheden in hydrologische modellen. Geen enkele bron werd als de belangrijkste geïdentificeerd in de geselecteerde artikelen.

Andere thema’s die opvielen, waren de hiaten in het begrip van de risico’s van meervoudige gevaren (multi-hazard) – slechts ongeveer 12% van de artikelen richtte zich op risico’s van meervoudige gevaren, terwijl de rest ruwweg gelijk verdeeld was tussen overstromingen en droogte. De meeste studies richtten zich enkel op het schatten van de gevaren zelf, zonder de maatschappelijke en economische impact, zoals die op levensonderhoud, wereldhandel en toeleveringsketens, in aanmerking te nemen. Slechts enkele studies namen een risicobenadering aan, die rekening hield met het gevaar, de blootstelling en de kwetsbaarheid, en de algehele impact op de samenleving en ecosystemen.

Er zijn drie gebieden waar toekomstig onderzoek zich zou moeten richten:

  • Onzekerheidsanalyse en modellering, om de evolutie en variabiliteit van de hydro-gevaren in de geïdentificeerde hotspots beter te begrijpen. Dit zou een ensemble-benadering kunnen zijn, waarbij specifiek onzekerheid over de analyses wordt gekwantificeerd en gecommuniceerd, zodat besluitvormers geïnformeerd kunnen worden.

  • Het begrip van meervoudige gevaren en het identificeren van hotspots die te maken hebben met de interacties van deze processen, evenals de wereldwijde onderlinge verbondenheid van de bijbehorende impacten.

  • Het definiëren van het concept van ‘hotspots’, in combinatie met een risicobenadering die rekening houdt met de veranderingen in gevaren, blootstelling en kwetsbaarheid die in de toekomst zullen optreden.

Mogelijke toekomstige onderzoekslijnen omvatten een beter begrip van de geografische spreiding van overstromings- en droogtehotspots, meer analyses van de gezamenlijke waarschijnlijkheid van meerdere gevaren, en onderzoeken naar hoe risicobegrippen het beste gedefinieerd kunnen worden en hoe de individuele componenten van gevaar, blootstelling en kwetsbaarheid kunnen variëren onder klimaatverandering.

Hydrologische studies, zoals de eerder besproken analyses, worden veelvuldig gebruikt om beleidsvorming en ingenieursontwerpen te informeren. In de toekomst zouden echter ook procesgebaseerde modellen, zoals landoppervlakmodellen, breder toegepast kunnen worden. Dergelijke modellen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om schattingen van bodemvocht, evapotranspiratie, sediment- en verontreinigingstransport te maken, gebieden waar expliciete modellering van stroompaden en verblijfstijden noodzakelijk is vanwege de dominante invloed die deze factoren hebben op de uitkomst. Ook interdisciplinair onderzoek naar ecohydrologie, koolstofcycli, rivierprocessen, overstroming- en aardverschuivingsvoorspellingen en land-atmosfeerinteracties zou profiteren van procesgebaseerde hydrologische modellen, omdat het behoud van massa, energie en momentum vaak een vereiste is voor dergelijke problemen.

Naast de eerder genoemde modellen, zoals Land Surface Models (LSM) en Land Earth System Models (LESM), bestaan er verschillende andere globale modellen afhankelijk van hun oorsprong in diverse wetenschapsdomeinen. Voor klimaatveranderingsstudies wordt bijvoorbeeld gekeken naar de impact van landgebruiksveranderingen, zoals irrigatie, ontbossing of herbebossing. Onderzoekers proberen ook kunstmatige invloeden, zoals die in Global Hydrology Models (GHM), meer in kaart te brengen, gezien de groeiende impact van menselijke activiteiten op hydrologische systemen. Deze modellen simuleren de watercyclus, waterstromen, watercompartimenten en de menselijke waterbehoeften voor sectoren zoals landbouw, hydropower en drinkwater. Het primaire doel van GHMs is het simuleren van stroomafvoeren en het vermogen om historische waarnemingen van deze variabelen te reproduceren.

Hoe Vogels hun Nest Tijd Doorbrengen: Van de Roek tot de Zwaluw
Hoe de Variabiliteit van Moesson Droogtes in India te Begrijpen
Hoe je appels en peren op hun beste kunt bereiden: Van desserts tot chutneys