Een internationaal team van wetenschappers, waaronder professor Hydrologie Ann van Griensven en Albert Nkwasa van de VUB en vorsers van universiteiten in Australië, Canada, Duitsland, Nederland, Oeganda, de VS en Zweden, heeft in een uitgebreide literatuurstudie de impact van droogtes en overstromingen op de waterkwaliteit wereldwijd bestudeerd. De studie verscheen vandaag onder de titel Global River Water Quality under Climate Change and Extremes in het toonaangevend wetenschappelijk tijdschrift Nature

Klimaatverandering en toename in droogte en hevige neerslag vormen een serieuze uitdagingen voor ons waterbeheer. Niet alleen de beschikbaarheid van water staat onder druk, maar ook de kwaliteit ervan. Met een toename in weersextremen door klimaatverandering kan dat leiden tot meer druk op schoon water voor gezonde ecosystemen en voor menselijk gebruik. 

In het onderzoek, uitgevoerd onder leiding van dr. Michelle van Vliet van de Universiteit Utrecht, werd gekeken naar hoe waterkwaliteit verandert tijdens specifieke weersextremen (zoals droogte, hittegolven, hevige neerslag en overstromingen) en lange-termijn veranderingen in klimaat. “We hebben naar verschillende aspecten van waterkwaliteit gekeken: de watertemperatuur, het zuurstof- en zoutgehalte en de concentratie van nutriënten, metalen, geneesmiddelen en plastics”, aldus van Vliet.

“Uit de studie blijkt overduidelijk dat zowel overstromingen als droogtes overal ter wereld in de meerderheid van de gevallen een nefaste impact hebben op de kwaliteit van het drinkwater en op de waterkwaliteit in kwetsbare ecosystemen”, zegt co-auteur van Griensven. “Bij droogtes verkleint de hoeveelheid beschikbaar water en worden de concentraties aan vervuilende stoffen groter per kubieke meter. Er zit dan ook nog maar weinig beweging in het water. Voldoende neerslag zorgt voor een verdunnend effect en voor bewegend water, waardoor de waterkwaliteit relatief beter wordt.”

Hoewel het minder evident lijkt, zorgt ook teveel water op korte tijd, met als resultaat overstromingen, voor kwaliteitsproblemen voor het water. “Bij hele grote regenhoeveelheden neemt een rivier alles mee op zijn tocht naar beneden, dus ook alle afval die op oevers en op aanpalende hellingen ligt”, weet van Griensven. “Zo krijg je op sommige plekken bergen van uitgespoelde plastieken verpakkingen. Teveel water op korte tijd zorgt bovendien voor een snellere erosie en soms ook voor rioleringen die het vele water niet meer kunen slikken, waardoor sterk vervuild water in het propere oppervlaktewater terechtkomt, soms met vissterfte of ander onheil voor gevolg.”

Helaas komen klimaatextremen steeds meer voor, als gevolg van de opwarming van de aarde, en zorgen die ervoor dat zowel droogtes als overstromingen ook steeds vaker zullen voorkomen. De wetenschappers willen zich met deze studie beter wapenen tegen die rampen in de toekomst.

“Ze vormen een serieuze uitdaging voor het waterbeheer, niet alleen voor wat betreft de beschikbaarheid van veilige waterbronnen, maar ook voor het veiligstellen van een geschikte waterkwaliteit voor menselijk gebruik en voor kwetsbare ecosystemen”, zegt van Griensven. “Extreem weer is nu een bijna jaarlijks terugkerend fenomeen en dus is er dringend behoefte aan een beter begrip van zijn invloed op de waterkwaliteit. We proberen hiermee ook een beter waterbeheer te anticiperen en te ondersteunen waar mogelijk. “

In hun studie synthetiseerden de onderzoekers de kennis over de effecten van hydroklimatologische extremen op de korte termijn (d.w.z. droogte, hittegolven, stortbuien en overstromingen) en van een veranderend klimaat op de lange termijn op een breed scala aan waterkwaliteitscomponenten. Alles bij elkaar werden niet minder dan 965 studies geanalyseerd. In een meerderheid van die studies werd een verslechtering van de rivierwaterkwaliteit aangetoond bij droogte en bij hittegolven (68% van de studies), bij regenbuien en overstromingen (51%), en bij klimaatverandering op lange termijn (56%), maar in sommige gevallen worden ook verbeteringen van de waterkwaliteit of gemengde reacties vastgesteld. 

“Onze bevindingen benadrukken de noodzaak om meer inzicht te krijgen in het verband tussen de hydroklimatologische, de geografische en de menselijke consequenties van problemen bij te droog of te nat weer”, besluit van Griensven. “Verder willen we het transport, de onderlinge interactie en de drempelwaarden van de componenten die de waterkwaliteit bepalen beter in kaart kunen brengen. Ten slotte willen we technologieën en multimodellen ontwikkelen die waterkwaliteits-beheerstrategieën ondersteunen, in een wereld die vaker te maken krijgt met ernstige hydroklimatologische extremen.”

Wereldwijd wordt de waterkwaliteit al behoorlijk gemonitord, maar in Zuid-Amerika en Afrika zitten nog flinke gaten in het systeem. “En die wil ik gaan opvullen”, zegt van Griensven. 

Van Griensven wil dat gaan doen met steun van AXA, die haar een AXA Chair toekende onder de titel A global high-resolution water quality model for climate change adaptation, die precies bedoeld is om de invloed van klimaatverandering op de waterkwaliteit te bestuderen en zo de leemte in gegevens en modellen op wereldschaal te overbruggen. “Samen met onze partners wil ik een wereldwijd netwerk van waterkwaliteit IoT-sensoren implementeren met behulp van goedkope Internet-of-Things-sensoren (temperatuur, troebelheid, elektronische geleidbaarheid, nitraat, zuurstof) die momenteel worden ontwikkeld door het team van prof Abdellah Touhafi van de VUB”, verduidelijkt van Griensven. “De gegevens zullen worden samengevoegd met teledetectiegegevens en lokale observaties met behulp van kunstmatige intelligentie.”

Het model zal historische simulaties en toekomstige projecties van temperatuur, stikstof, fosfor, zwevende sedimenten en algen produceren. “Het project zal uitmonden in het eerste mondiale zoetwaterkwaliteitsmodel met hoge resolutie”, zegt van Griensven. “Het zal datasets en kaarten met hoge resolutie van huidige en toekomstige hotspots van waterkwaliteitsproblemen op mondiale schaal leveren aan internationale gemeenschappen (Inter-Sectorial Impact Model Intercomparison Project en IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Die projecties van de waterkwaliteit zullen worden geïntegreerd in strategieën voor duurzaam waterbeheer om de ecosysteemgoederen en -diensten die zoetwater levert te beschermen met behulp van kaders voor klimaatadaptatie. Gebruik makend van Climate Risk Informed Decision Analysis (CRIDA) van UNESCO kunnen we samenwerken met lokale overheden om waterkwaliteitproblemen in de toekomst beter aan te pakken. Op die manier zal het project ook ​ bijdragen aan het UNESCO Intergovernmental Hydrological programme, meer specifiek het ​ IX-fase programma “Science for a Water Secure World in a Changing Environment” en de UNESCO Chair Open Water Science and Education van Ann van Griensven.