Bij besluitvorming over risicobeheer van overstromingen worden benaderingen die gebaseerd zijn op neerslag vaak als gunstig beschouwd, omdat ze langere vooruitlooptijden bieden dan methoden die wachten op de ontwikkeling van stromingen. Echter, een belangrijk nadeel is dat waarschuwingen vaak alleen in algemene termen kunnen worden afgegeven voor een breed gebied. Dit maakt ze vooral nuttig als initiële alarmen, waarbij meer specifieke waarschuwingssystemen op locatie kunnen worden opgezet wanneer het risico dat rechtvaardigt en wanneer het beschikbare budget dat toestaat. Een typische configuratie voor een locatiegebonden waarschuwingsdienst is het installeren van instrumentatie in bovenstroomse gebieden, risicogebieden en langs verwachte stromingspaden.

Bij plotselinge overstromingen in rivieren worden vergelijkbare monitoring- en voorspellingsmethoden toegepast als bij langzamer reagerende rivierovertredingen, waaronder het gebruik van gegevensassimilatie en probabilistische technieken. Het belangrijkste verschil is dat er vaak een grotere afhankelijkheid is van neerslag-loze modellen in zowel geconcentreerde als gedistribueerde vorm, die steeds vaker gebruikmaken van ensemble-neerslaginvoer. Flash Flood Guidance-technieken worden ook veel gebruikt.

Voor oppervlaktewateroverstromingen zijn de technische uitdagingen voor monitoring en forecasting de interacties tussen de oppervlakte- en ondergrondse afwateringssystemen en de complexiteit van de afvoerrespons. Voor overstromingsrisicomodellering worden hydrodynamische modellen steeds vaker gebruikt, die een hoog detailniveau bevatten en het potentieel hebben voor realtime-toepassingen. Een andere optie is het koppelen van offline gegenereerde kaarten met de uitvoer van gedistribueerde neerslag-afvoer modellen. Naast regenmeters en weersradar omvatten monitoringopties in stedelijke gebieden differentiële-druksensoren, waterniveausensoren en ultrasone vloedsensoren in leidingen en duikers.

Voor debietstromen, naast regenmeters, omvatten monitoringopties geofonen, poriewaterdruk-sensoren, tripdraden en ultrasone sensoren. Waarschuwingen worden doorgaans voornamelijk op basis van waarnemingen uitgegeven, hoewel de ontwikkeling van voorspellingsmethoden een actief onderzoeksgebied is. Hydrodynamische modellen worden steeds vaker gebruikt om het risico van debietstromen te beoordelen.

Voor ijsdammen, als deze zich op vergelijkbare locaties ontwikkelen in de meeste jaren, of zich over dagen of weken ophopen, kan er ruimte zijn voor hydrodynamische modellering van mogelijke overstromingsomvang om risicogebieden te beoordelen. Algemeen gezien worden modellering- en voorspellingsmethoden minder vaak toegepast, en worden de meeste waarschuwingen verstrekt op basis van observaties van parameters zoals rivierniveaus en watertemperaturen, evenals de uitvoer van apparatuur zoals ijsbeweegingssensoren. Satelliet- en luchtobservaties spelen ook een waardevolle rol bij het beoordelen van de omvang van rivierijs en daarmee de potentie voor de vorming van ijsdammen.

Naast de technische aspecten zijn de institutionele en sociale aspecten van een waarschuwingsdienst cruciale factoren om te overwegen, waarbij een gemeenschapsgebaseerde aanpak vaak wordt gepromoot. Dit omvat typisch activiteiten zoals het ontwikkelen van contingentieplannen en operationele procedures, het uitvoeren van noodsimulaties, prestatiemonitoring en publieksbewustmakingsactiviteiten. Gezien de beperkte tijd voor noodrespons, ligt er vaak een bijzondere focus op het verkorten van tijdsvertragingen in de keten van monitoring, voorspelling, waarschuwing en reactie. Verbeteringen kunnen zowel institutioneel zijn, zoals het stroomlijnen van besluitvormingsprocessen, als technisch, zoals meer geautomatiseerde benaderingen voor het verstrekken van waarschuwingen. Een einde-tot-einde waarschuwingssysteem wordt breed aanbevolen, zoals besproken in Hoofdstuk 1.

Onderzoeksbehoeften voor vroege waarschuwingssystemen voor flash floods strekt zich uit over de hele monitoring-, voorspellings- en waarschuwingsketen. Hogere resolutie storm-neerslagvoorspellingen zijn een voor de hand liggend onderzoeksgebied, met name in bergachtige gebieden, samen met verbeteringen in weersradarnetwerken. Andere zeer actieve onderzoeksgebieden zijn het gebruik van gedistribueerde hydrologische modellen om te helpen bij een vroegere detectie van stromen, vooral voor debietstromen en ijsdamoverstromingen. Een bijzondere uitdaging is het identificeren van risicogebieden, en er valt veel te leren over het voorspellen van waar flash floods, debietstromen en ijsdammen zullen optreden, vooral op regionaal of nationaal niveau.

Verbeteringen in de nauwkeurigheid en resolutie van remote sensing bieden kansen om potentiële risicofactoren te identificeren, en drones bieden nu een goedkopere alternatieve optie voor luchtfoto-opnames. Het beoordelen van risico's en het verbeteren van waarschuwingen zijn ook zeer actieve onderzoeksgebieden voor oppervlaktewater- en pluviale overstromingen. Goedkope sensoren, draadloze sensornetwerken en conventionele en gefaseerde X-band weersradars kunnen allemaal helpen bij waarnemingen, en de nieuwste generatie van nucasting- en numerieke weersvoorspellingsmodellen kan helpen bij het voorspellen van neerslag in stedelijke gebieden. Realtime hydrodynamische modellering begint een haalbare benadering te worden.

Net als bij rivieroverstromingen worden ensemble- en probabilistische benaderingen als essentieel beschouwd voor het voorspellen van flash floods vanwege de vele onzekerheden die ermee gepaard gaan. Er wordt veel onderzoek gedaan naar onderwerpen zoals foutpropagatie, pre- en postverwerking, gegevensassimilatie en de keuze van probabilistische drempels en de juiste prestatiemetieken. Onzekerheid in observaties is een specifiek probleem om rekening mee te houden, zoals bij weersradar in bergachtige gebieden en het monitoren van debietstromen en ijsdammen. Veel ontwikkelingsinspanningen gaan door met procesgebaseerde modellen voor debietstromen en ijsdammen in hun verschillende stadia, van initiële vorming tot de diepte en omvang van overstromingen. Machine learning-technieken worden gezien als veelbelovend voor het herkennen van vroege tekenen van problemen, zoals het begin van debietstromen en de start van het breken van ijsdammen.

Wat is de invloed van rivierijs op overstromingsrisico's en voorspellingen?

Rivierijsblokkades vormen een significant gevaar voor de waterveiligheid, vooral in regio’s waar het klimaat de neiging heeft om koude perioden te combineren met hevige regenval. Dit soort ijsafzetting kan leiden tot plotselinge overstromingen wanneer het ijs zich ophoopt en vervolgens breekt, wat de waterstanden snel doet stijgen. De dynamiek van dergelijke ijsblokkades is complex en vereist een gedetailleerde benadering om zowel de risico’s in kaart te brengen als de beste voorspellingen te doen voor mogelijke overstromingen.

In veel gevallen ontstaan rivierijsblokkades tijdens de overgang van de winter naar de lente, wanneer de temperatuur fluctueert en het ijs begint te smelten. Dit proces kan de waterstroom sterk belemmeren, wat leidt tot ernstige gevolgen voor de omliggende gemeenschappen. Het voorspellen van deze blokkades is een complexe taak, omdat het afhankelijk is van meerdere factoren, waaronder de weersomstandigheden, de snelheid van het ijsverlies, en de specifieke kenmerken van de rivierbedding. Traditionele hydrologische modellen schieten vaak tekort in het nauwkeurig voorspellen van dit soort gebeurtenissen, omdat ze onvoldoende rekening houden met de invloed van ijsophopingen en de specifieke thermodynamische processen die daarin spelen.

Er zijn echter aanzienlijke vorderingen gemaakt in het ontwikkelen van modellen die de vorming en het breken van ijsblokkades beter kunnen simuleren. Het gebruik van numerieke modellen, gecombineerd met geavanceerde weersvoorspellingen, heeft de mogelijkheid om toekomstige risico’s nauwkeuriger in kaart te brengen. Deze technieken kunnen, mits goed toegepast, helpen bij het ontwikkelen van vroegtijdige waarschuwingssystemen die de impact van overstromingen kunnen beperken.

In regio’s met een hoge frequentie van ijsblokkades is het belangrijk om zowel de fysische als de sociale componenten van overstromingsbeheer in overweging te nemen. De effectiviteit van overstromingsvoorspellingen hangt namelijk niet alleen af van de technologie, maar ook van de manier waarop informatie wordt gecommuniceerd naar de lokale gemeenschappen. Het is van essentieel belang dat de waarschuwingen begrijpelijk en tijdig zijn, zodat de betrokkenen adequaat kunnen reageren. Daarnaast speelt de infrastructuur rondom rivieren, zoals dammen en sluizen, een cruciale rol in het beheersen van de overstromingsrisico’s die voortkomen uit rivierijs.

Wat vaak over het hoofd wordt gezien, is de langetermijnimpact van klimaatverandering op het gedrag van rivieren met betrekking tot ijsophopingen. Warmer wordende winters kunnen de frequentie van ijsblokkades verminderen, maar tegelijkertijd kunnen periodes van extreme regenval toenemen, wat het risico op overstromingen juist vergroot. Dit vereist een heroverweging van bestaande risicomodellen en een voortdurende aanpassing van de methoden voor overstromingsvoorspellingen.

In het geval van rivieren die gevoelig zijn voor ijsblokkades, kan het gebruik van realtime gegevens gecombineerd met geavanceerde voorspellende technologieën een belangrijke rol spelen in de preventie van schade. Moderne radar- en weersystemen kunnen waardevolle gegevens leveren die helpen bij het voorspellen van kritieke fasen in het proces van ijsophoping en smelten. Deze technologieën moeten echter altijd ondersteund worden door een robuust netwerk van lokale waarnemers en veldstudies om de voorspellingen te verifiëren en te verbeteren.

Bij het communiceren van deze risico’s aan de gemeenschap is het van belang dat de overstromingsvoorspellingen niet alleen gebaseerd zijn op technische parameters, maar ook rekening houden met de sociale factoren die de reacties op deze waarschuwingen beïnvloeden. De effectiviteit van een waarschuwingssysteem wordt namelijk niet alleen bepaald door de nauwkeurigheid van de voorspellingen, maar ook door hoe goed de bevolking voorbereid is op een mogelijke evacuatie en welke middelen er beschikbaar zijn om de schade te minimaliseren.

Endtext

Hoe het Hydrologische Cyclus en Hydrometeorologische Voorspellingen de Wereld Watermanagement Beïnvloeden

Het hydrologische proces vormt de ruggengraat van de watercyclus en is van essentieel belang voor het reguleren van de waterbalans op aarde. Het begint met de verdamping van water van open wateroppervlakken en evapotranspiratie van gewassen, bossen en natuurlijke vegetatie. Hierna vormen zich wolken, die de neerslagproductie aandrijven. Neerslag, in al haar vormen, van regen en sneeuw tot hagel, valt uiteindelijk terug naar het aardoppervlak en het cyclusproces herhaalt zich. Het begrip neerslag omvat zowel water in vloeibare als vaste toestand, en de vormen die het aanneemt worden sterk beïnvloed door atmosferische processen zoals convectie en orografische effecten.

Convectieve en orografische effecten spelen vaak een cruciale rol in de vorming van wolken. Dit komt door de opwaartse luchtbewegingen die ontstaan door het opwarmen van het aardoppervlak en de luchtstromen die over heuvels en bergketens bewegen. De mate waarin de verschillende componenten van de hydrologische cyclus invloed uitoefenen op de waterbalans, hangt af van een reeks van factoren, waaronder geologische formaties, bodemtypes, menselijke invloeden en het lokale klimaat. Zo laat figuur 1.2 in de oorspronkelijke tekst diverse regenvalregimes zien, die variëren van hoge breedtegraden met permanente sneeuwbedekking tot droge woestijngebieden met weinig of geen jaarlijkse regenval, en bergachtige regio’s waar de jaarlijkse sneeuwsmelting een belangrijke bijdrage levert aan regionale watervoorraden.

De intensiteit van elke component in de cyclus kan door de tijd heen variëren, zowel door natuurlijke klimaatschommelingen als door menselijke invloeden. Dit wordt aangeduid als ‘artificiële invloeden’ in de tekst, en kan bijvoorbeeld betrekking hebben op de gevolgen van landgebruik of de effecten van stedelijke expansie. Zo is er wereldwijd sprake van extremen in neerslag, waarbij in sommige delen van de wereld, zoals de Cherrapunji-regio in India, jaarlijks tot 11–12 meter regen valt, terwijl andere gebieden, zoals woestijnen, weinig tot geen neerslag ontvangen. Dit verschil in neerslag kan worden toegeschreven aan de moessonperioden in sommige tropische regio’s, die een resultaat zijn van variaties in heersende winden, gestuurd door temperatuur- en luchtdrukverschillen tussen oceanen en landoppervlakken.

Hydrometeorologische voorspellingen, die essentieel zijn voor watermanagement, worden binnen een land of regio doorgaans verstrekt door nationale meteorologische en/of hydrologische diensten. Deze organisaties coördineren voorspellingen die niet alleen van belang zijn voor het algemene publiek, maar ook voor gespecialiseerde gebruikers, zoals milieu-regelgevers, waterbeheerders en autoriteiten van stroomgebieden. De Wereld Meteorologische Organisatie (WMO) speelt een centrale rol in het bevorderen van hydrometeorologische voorspellingen wereldwijd. De WMO, met hoofdkantoor in Genève, coördineert meteorologische waarnemingen en voorziet in de capaciteit voor hydrometeorologische voorspellingen, vooral in minder ontwikkelde landen.

De ontwikkeling van hydrometeorologische modellen heeft een lange geschiedenis die begon in de negentiende eeuw. De eerste regenmeternetwerken werden in die tijd in sommige landen geïnstalleerd, zoals in het Verenigd Koninkrijk. Pas tientallen jaren later werd er systematische monitoring van rivierniveaus geïntroduceerd, vaak tussen de twee wereldoorlogen of zelfs pas in de jaren vijftig en zestig van de vorige eeuw. De eerste weersvoorspellingen werden ook in de negentiende eeuw geïntroduceerd, terwijl voorspellingen van rivierstromen vermoedelijk pas in de jaren dertig plaatsvonden. De eerste hydrologische modellen waren vrij basaal, maar sommige van deze technieken, zoals de ‘unit hydrograph’, worden nog steeds gebruikt in hedendaagse overstromingsstudies.

De vooruitgang in technologieën heeft de mogelijkheden voor hydrometeorologische voorspellingen drastisch verbeterd. De introductie van weer- en radarsystemen in de jaren vijftig heeft geleid tot het gebruik van radarstations voor het op afstand monitoren van neerslag, terwijl de lancering van satellieten in de jaren zestig de mogelijkheden voor het monitoren van de atmosfeer sterk uitbreidde. Daarnaast heeft de komst van geautomatiseerde riviermetingen en de opkomst van telemetriesystemen het mogelijk gemaakt om real-time gegevens sneller en efficiënter te verzamelen en te analyseren.

In de moderne tijd worden hydrometeorologische voorspellingen steeds verder verfijnd door de gecombineerde inzet van verschillende gegevensbronnen en voorspellingsmodellen. Zo maken de meeste voorspellingcentra gebruik van een breed scala aan gegevensverzamelingen, zoals satellietbeelden, weersradar en automatische sensorstations, gecombineerd met geavanceerde numerieke weersvoorspellingsmodellen. Dit stelt experts in staat om nauwkeurige voorspellingen te doen, die van groot belang zijn voor waterbeheer, rampenbestrijding en het voorspellen van toekomstige neerslag en droogteperiodes.

In sommige van de minst ontwikkelde landen speelt mobiele technologie een cruciale rol in het verspreiden van hydrometeorologische voorspellingen. Mobiele telefoons en smartphones hebben de toegang tot waarschuwingen en voorspellingen vergemakkelijkt, wat van bijzonder belang is voor gemeenschappen in afgelegen gebieden die anders geen toegang zouden hebben tot traditionele voorspellingssystemen. Het gebruik van satelliet-, breedband- en mobiele netwerken heeft bijgedragen aan de democratisering van hydrometeorologische informatie.

Naast deze technologische vooruitgangen is het van belang te erkennen dat er aanzienlijke gaps bestaan in de wereldwijde dekking van deze technologieën, vooral in ontwikkelingslanden. Internationale samenwerking en gegevensuitwisseling via platforms zoals de WMO’s Integrated Global Observing System zijn essentieel voor het overbruggen van deze kloven en het verbeteren van de capaciteit voor voorspellende modellen wereldwijd.

De evolutie van hydrometeorologische voorspellingen toont niet alleen technologische vooruitgang, maar ook de groeiende realisatie van het belang van waterbeheer in het kader van klimaatverandering. Terwijl de aarde verandert door zowel natuurlijke als door de mens veroorzaakte invloeden, blijft de noodzaak voor precieze, tijdige en toegankelijke hydrometeorologische informatie essentieel voor het beheer van watervoorraden en de bescherming van gemeenschappen tegen de gevolgen van extreme weersomstandigheden.

Wat is de essentie van de schijn en de illusie van het leven?
Hoe de Verbeelding van de Amerikaanse Identiteit de Sociale Hiërarchie Vormgeeft
Hoe invloed heeft de spanning in dunne films de prestaties van MEMS-sensoren?
Hoe herken je de meest voorkomende Europese vinkensoorten: kenmerken en gedrag
Hoe werkt het Grey Wolf Optimization (GWO) algoritme in multidimensionale zoekruimten?