RECHARGE: watersysteemherstel door datagedreven begrip van bosverdamping en grondwateraanvulling

Menselijke ingrepen hebben er in de afgelopen 150 jaar toe geleid dat de waterbeschikbaarheid op de hoge zandgronden afneemt. Dit is het gevolg van onder andere de toename van verdamping door aanplant van meer naaldbos (altijd groen), onttrekkingen, ontwatering van de flanken, toenemende verstedelijking en inpolderingen. Hierdoor zijn knelpunten met betrekking tot waterbeschikbaarheid ontstaan – zowel voor natuur als voor grondwateronttrekkingen voor landbouw, industrie en drinkwater. Deze knelpunten vertalen zich in een kwetsbaar, niet klimaatrobuust water-ecosysteem, waardoor, bij uitblijven van verdere maatregelen, de ecologische (N2000) en KRW-doelstellingen voor de hoge zandgronden niet of moeilijk behaald zullen worden.

Grondwateraanvulling (grofweg het verschil tussen neerslag en verdamping) in de infiltratiegebieden, is de drijvende kracht achter het regionale watersysteem van de hoge zandgronden. Echter, de verdamping door verschillende bostypes (monoculturen naaldbos, gemengd loofbos) en daarmee de grondwateraanvulling op de hoge zandgronden is op dit moment onvoldoende nauwkeurig in beeld. Daarbij is het onduidelijk hoe in een veranderend klimaat de balans tussen verdamping en extremere neerslag zal doorwerken naar de aanvulling van het grondwatersysteem en daarmee naar vernatting of juist verdroging van gebieden. Deze onzekerheid belemmert het maken van de juiste afwegingen over watersysteem- en bos-ecosysteemgerichte maatregelen in het landschap om grondwateraanvulling en -onttrekking blijvend met elkaar in balans te brengen en de biodiversiteit en andere ecosysteemdiensten van het landschap te behouden.

Doel

Het doel van het project is om op een praktijkgerichte manier het kwantitatieve inzicht in verdamping en grondwateraanvulling in bosgebieden op hoge zandgronden te vergroten. Dit helpt om onzekerheden te verkleinen en beleidsbeslissingen te ondersteunen, evenals maatregelen voor te stellen om gebieden klimaatrobuuster in te richten. Daarnaast wil het project kennis over verdamping en grondwateraanvulling praktisch beschikbaar maken voor hydrologische modellen. Beide aspecten dragen bij aan goed onderbouwde beleidsbeslissingen, gericht op het verbeteren van de toestand van grondwaterlichamen en het waarborgen van de drinkwatervoorziening in samenhang met natuurwaarden en andere landschapsfuncties zoals landbouw en bebouwing.

Uitdaging

Grondwateraanvulling in de infiltratiegebieden op de hoge zandgronden is de drijvende kracht achter het zoetwatersysteem in grote delen van Nederland. Dit watersysteem is van belang voor de beschikbaarheid van voldoende water voor menselijk gebruik, zoals de drinkwatervoorziening en het herstel van bos en natuur. De invloed van de verdamping door verschillende bostypes op de grondwateraanvulling op de hoge zandgronden is echter onvoldoende nauwkeurig in beeld. De geschatte onzekerheid in de aanvulling is minimaal 100 mm/jaar, wat voor bijvoorbeeld de Veluwe overeenkomt met ongeveer de totale drinkwateronttrekking aldaar. Daarnaast is het nog onduidelijk hoe in een veranderend klimaat de balans tussen verdamping en extremere neerslag zal doorwerken naar de aanvulling van het grondwatersysteem en daarmee naar vernatting of juist verdroging van gebieden. Met name over de reactie van bomen op extreme droogte is nog onvoldoende kennis beschikbaar. Deze kennis is nodig om goede afwegingen te maken over het wel of niet aanvoeren en infiltreren van water op de hoge zandgronden en, zo ja, om welke hoeveelheden het dan moet gaan. De belangrijkste onderzoeksvragen voor dit onderzoek zijn:

1. Wat is de grondwateraanvulling onder diverse bostypen op de hoge zandgronden en wat is de omvang en onzekerheid van de verschillende waterbalanstermen die de uiteindelijke grondwateraanvulling bepalen?
2. Hoe kan informatie over waterbalanstermen van bossen op de hoge zandgronden op zo’n manier (online) beschikbaar worden gemaakt dat deze informatie daadwerkelijk geïmplementeerd wordt in hydrologische modellen en wordt meegenomen in afwegingen ten aanzien van onttrekkingen, actieve aanvulling en infiltratie en landinrichting (o.a. bossenstrategie) onder een veranderend klimaat?

Oplossing

Wij identificeren twee belangrijke bronnen van onzekerheid: de respons van bomen op droogte in relatie tot waterbeschikbaarheid, en de beperkte range aan bostypen waar nu kentallen voor verdamping voor beschikbaar zijn. Als eerste stap willen we daarom de huidige onzekerheid kwantificeren door onder andere:
• Inrichting van meetlocaties binnen verschillende bostypen waar langjarige basismetingen uitgevoerd kunnen worden.
• Duiding van de metingen en integratie met andere data in modellen om de nauwkeurigheid van voorspellingen te verbeteren door onderscheid te maken in een grotere range in bostypen (loof en naald, en hoge en lage dichtheid).
• IJking van de modeluitkomsten aan de meetdata en andere gegevensbronnen zoals dendrochronologische informatie en satellietbeelden. Hiermee verbeteren van schattingen van de waterbeschikbaarheid en worteldiepte van bomen en daarmee van de droogterespons.
Een andere observatie is dat verdampingsdata, -kennis en -modellen de afgelopen decennia onvoldoende zijn geland in hydrologische modelinstrumenten. We willen dit aanpakken door:
• Data, modellen en modeluitkomsten gebruikersvriendelijk via een online platform op maat beschikbaar te stellen aan wetenschappers, hydrologische adviesbureaus, bosbeheerders en beleidsmedewerkers.
• Ontwikkeling van een zogenaamd datawarehouse, een opslagsysteem dat grote hoeveelheden data uit verschillende bronnen harmoniseert en verbindt. We gebruiken daarvoor de innovatieve Nexus Digital Twin omgeving van StellaSpark. Daarin worden alle velddata verzameld en ontsloten.
• Generatie van dagelijkse verdampingscijfers met een ruimtelijk gedistribueerd verdampingsmodel, FluxPark.

Beoogde impact

Op de lange termijn draagt de in dit project ontwikkelde kennis, data, technieken en methodes bij aan een betere balans tussen grondwateraanvulling- en onttrekking. Met de in dit project ontwikkelde kennis kunnen beter onderbouwde besluiten worden genomen over aanpassingen in landgebruik (bijv. bosomvorming) en onttrekking (brondiversificatie, wel of niet infiltreren etc.). Hierdoor kunnen bosbeheer en onttrekkingen voor drinkwaterproductie, industrie en landbouw op een voor de lange termijn houdbare manier worden ingepast in een veerkrachtig landschap en watersysteem.

Meetlocaties