zondag 28 april 2019

Na ruim een maand met maar heel weinig neerslag, is het weer vanaf donderdag omgeslagen. In de weer- en waterverwachting een vooruitblik op hoe dit afloopt; blijft het wisselvallig of keert de droogte terug. Aan het eind van dit bericht een uitgebreide analyse van wat een Rijnafvoer van rond 1500 m³/s bijzonder maakt. 

Wisselvallig weer van korte duur, maar langdurige droogte keert voorlopig ook niet terug

Een lagedrukgebied wist de afgelopen dagen vanaf de Atlantische Oceaan door te dringen tot aan Engeland en langs de zuidwestkant daarvan stroomde vochtige Atlantische lucht door tot over het westen en midden van Europa. Heel krachtig was het lagedrukgebied niet en het is nu tot stilstand gekomen op de Noordzee en lost daar langzaam op. Verspreid over het stroomgebied van Rijn en Maas viel net voldoende neerslag om de dalende lijn van de waterstanden van de afgelopen weken te stoppen en om te keren in een lichte stijging. 

In Nederland kwam ook een eind aan de droogte en sinds donderdag viel vrijwel overal 2 tot 3 cm neerslag. Daarmee lijkt april wat de neerslag betreft op de meeste plaatsen toch nog een redelijk normale maand te worden met ca 75% van de hoeveelheden die in een gemiddelde aprilmaand vallen. 

De komende dagen neemt de invloed van het lage drukgebied op het weer in Europa snel af en volgen er enkele droge dagen. Vanaf de tweede helft van de week wordt het dan weer enkele dagen wat minder stabiel en kan er ook wat regen vallen. Voorlopig lijken de neerslaghoeveelheden klein te blijven, maar de weermodellen zijn ook onzeker over wat er precies gaat gebeuren. 

Voor een neerslagrijke periode is een westelijke luchtstroming nodig, die over het noorden en midden van Europa trekt; maar die komt er zeker niet. Voor droog weer is een nieuw hoge drukgebied nodig; dat ligt wel in de buurt maar niet zo dicht bij dat het veel invloed heeft. De weermodellen komen dan ook met een vrij ongebruikelijk weerpatroon: een groot lage drukgebied dat zich in de tweede helft van de week boven Scandinavië zal gaan ontwikkelen en dat in het volgend weekend naar het zuiden trekt. Zie weerkaart hieronder (bron: Kachelmannwetter.com).

Vooral ten oosten van ons valt dan neerslag en in het stroomgebied van de Rijn krijgen de Alpen er nog het meeste van mee. Maar omdat het een bijzonder weerpatroon is, kan zo’n situatie ook nog wel eens een verrassing opleveren. Het is daarom afwachten wat er precies gaat gebeuren.

Voorlopig houd ik het er op dat het, na de uitstervende buien van vandaag, eerst een paar dagen droog blijft en daarna in de tweede helft van de week licht wisselvallig wordt. Op nog langere termijn is het onzeker wat er gaat gebeuren, maar de kans lijkt nu groter op opnieuw een wat langere droge periode dan een natte periode. 

Rijn stijgt komende dagen ongeveer een halve meter, daarna weer langzaam dalend

De neerslag van de afgelopen dagen heeft de Rijn weer wat extra water opgeleverd, dat nu onderweg is naar Nederland. Het gaat om een bescheiden hoeveelheid en de waterstand bij Lobith zal er niet meer dan een halve meter door stijgen.

Op vrijdag werd voorlopig het laagste niveau van dit voorjaar bereikt met een stand van iets onder de 8 meter bij Lobith. Daarna kwam het eerste water aan van de neerslag die sinds donderdag is gevallen en ging de waterstand heel licht stijgen. Vanuit de Bovenrijn is nog wat meer water onderweg en dat bereikt Lobith in het midden van de komende week. 

Op grond van het water dat zich nu in de rivieren bevindt verwacht ik dat de stand bij Lobith de komende dagen met ca 10 cm per dag stijgt tot een hoogte van 8,5 m aan het eind van de week. In het komend weekend volgt dan weer een langzame daling. Hoe lang deze daling aanhoudt is nu nog onduidelijk. Waarschijnlijk komt er na het volgend weekend wel weer wat extra water vanuit de Alpen, zodat de 8 m voorlopig niet opnieuw onderschreden zal worden.

De afvoer daalde bij Lobith de afgelopen week tot 1315 m³/s. Ruim 1000 m³/s minder dan wat normaal is voor deze tijd van het jaar. De komende 5 dagen stijgt de afvoer weer wat, naar iets boven de 1600 m³/s in de tweede helft van de week. Een stijging naar een voor deze tijd van het jaar normale afvoer lijkt er voorlopig niet in te zitten, maar een daling naar een nog lagere afvoer van bijvoorbeeld 1250 m³/s of minder ook niet.

Maas daalde naar ca 120 m³/s, nu stabiel, weinig stijging verwacht

In het stroomgebied van de Maas viel ook wat neerslag, maar de hoeveelheden bleven beperkt tot niet meer dan 2 cm. Na wekenlang droog weer was de bodem flink uitgedroogd en daarom kon het neerslagwater daar makkelijk in geborgen worden. De afvoer van de zijbeken nam daarom maar heel weinig toe en dit zorgde er slechts voor dat de Maasafvoer niet verder daalde bij Maastricht dan de 120 m³/s; het niveau dat rond het midden van de week werd bereikt. 

Vandaag, zondag, trekt nog een klein regengebied over de Ardennen en Noord Frankrijk naar het zuidoosten. Er wordt niet meer dan 0,5 tot 1 cm regen verwacht en ook dat zal de afvoeren in de Maas niet of maar weinig laten stijgen. Voor morgen en dinsdag verwacht ik daarom ook een afvoer van ca 125 m³/s of iets daarboven. In de tweede helft van de week zal de afvoer dan weer iets gaan dalen omdat het na vandaag ook weer enkele dagen droog wordt in het stroomgebied.

Aan het eind van de komende week wordt er wel weer wat neerslag verwacht. Het gaat ook dan om kleine hoeveelheden en mijn verwachting is dat de afvoer ook rond het volgend weekend en kort daarna tussen de 100 en 125 m³/s zal blijven schommelen. Het gaat daarbij om daggemiddelde afvoeren, want de Maasafvoer vertoont altijd grote schommelingen die wel 100 m³/s naar boven of beneden kunnen uitslaan.

Het verhaal achter schommelingen in de Rijnafvoer rond de 1500 m³/s 

De afgelopen week kwam de Rijnafvoer enige dagen onder de 1500 m³/s. Dat is een vrij lage afvoer en omdat het al zo vroeg in het jaar gebeurt, zou de indruk kunnen ontstaan dat dit misschien wel het begin is van een periode met langdurig lage afvoeren; de hele zomer moet immers nog komen. Toch hoeft een lage afvoer in deze tijd van het jaar geen voorbode te zijn voor langdurig laagwater. Het gebeurt namelijk vaker en is zelfs een van de huidige karakteristieken van de Rijnafvoer voor eind april. Als het over een maand zou gebeuren, zou het bijzonderder zijn.

1500 m³/s is een afvoer waar bij diegenen die in Nederland van het Rijnwater afhankelijk zijn, de eerste zorgen opkomen. Bij deze afvoer beginnen namelijk de eerste knelpunten in ons waterbeheer door te schemeren. Het zoute zeewater dringt dan in de Nieuwe waterweg bij vloed al door tot voorbij de Brienenoordbrug en een aantal innamepunten van zoetwater aldaar kunnen dan niet meer innemen, of alleen beperkt. De Haringvlietdam gaat dicht, zodat daarlangs geen Rijnwater meer naar zee stroomt, omdat al het water elders nodig is. Een afvoer van 1500 m3/s betekent ook dat de grotere schepen op de Waal, met een diepgang van 3,5 meter en meer, niet meer vol beladen kunnen varen. 

De landelijke Commissie Waterverdeling maakt zich bij deze afvoeren ook op om in actie te komen, want als in deze tijd van het jaar de afvoer onder de 1400 m³/s zakt, wordt er opgeschaald naar code geel voor het waterbeheer. Vorige zomer bleef deze commissie maandenlang actief omdat de afvoer toen tot en met november erg laag bleef en zelfs daalde tot ca 750 m³/s. 

Ook al zijn er nu al beperkingen, toch is de 1500 m³/s geen heel bijzondere afvoer. Gemiddeld over het jaar wordt dit niveau op 96 dagen onderschreden. De afgelopen 4 jaar kwamen we daar steeds boven uit en vorig jaar liep de teller zelfs op tot 167 dagen. De 4 jaren daarvoor was het echter veel natter in het stroomgebied en zaten we er steeds ruim onder.  Dat sterk wisselende verloop is kenmerkend voor de Rijn en ook goed zichtbaar in de grafiek hieronder waarin het aantal dagen voor ieder jaar vanaf 1901 tot 2018 is afgebeeld met de blauwe kolommen. Als we de hele reeks bekijken, dan zien we dat 2018 nog niet eens zo heel extreem was. In 1921 was het aantal dagen zelfs nog bijna dubbel zo groot. 

In de grafiek is met een zwarte lijn ook de trend afgebeeld, deze laat zien dat de frequentie over de hele meetreeks vanaf 1901 heel licht stijgt. Dit is geen significante stijging, want de uitschieters zijn daarvoor te groot. We hebben nu net 3 drogere jaren achter de rug, zonder die jaren zou de trendlijn zelfs omlaag lopen en als er nu weer enkele wat nattere jaren volgen dan kantelt de trendlijn waarschijnlijk weer. 

Die sterke schommelingen laat ook de rode lijn in de grafiek goed zien. Met deze lijn is het gemiddelde over de 11 voorgaande jaren afgebeeld. Daaruit valt op te maken dat er forse langjarige schommelingen zijn, waarbij het aantal dagen met een lage afvoer soms jarenlang oploopt, om daarna weer jarenlang af te nemen. Met name in de 40-er jaren en de 90-er jaren waren er veel jaren achtereen met lage afvoeren en piekte het 11-jarig gemiddelde. In de 50-er jaren, 80-er jaren en de eerste 10 jaar van deze eeuw waren er juist weinig dagen met lage afvoeren en daalde het 11-jarig gemiddelde weer sterk. We zitten nu dankzij de 4 jaren met veel lage afvoeren weer in een opgaande lijn. 

1500 m³/s en smeltende sneeuw

De 1500 m³/s is verder een interessante afvoer omdat hij ons met name in het voorjaar en de zomer veel leert over hoe de Rijnafvoer wordt beïnvloedt door smeltende sneeuw in het stroomgebied. Smeltwater is een belangrijke bron van de Rijn die vooral in de herfst, winter en het voorjaar een bijdrage levert.

Gedurende natte perioden als er ook veel regen valt, dan valt dat smeltwater niet zo op tussen al het regenwater dat dan afgevoerd moet worden, maar als het langere tijd droog is dan gaat de hoeveelheid smeltende sneeuw relatief een steeds grotere bijdrage leveren. Gedurende die perioden kan de sneeuwsmelt er dan voor zorgen dat de afvoer net wel of net niet tot boven de 1500 m³/s uit kan komen. Wat dit ons leert zal ik hieronder verder toelichten. 

Het beste laat dit zich uitleggen aan de hand van een grafiek waarin, voor de hele meetreeks van Rijnafvoeren, van iedere dag van het jaar de kans is berekend dat de afvoer onder de 1500 m³/s blijft. In de winter ligt die kans rond de 20%, dat wil zeggen dat sinds 1900 in ca 1 op de 5 jaren de afvoer op een dag in de winter onder de 1500 m³/s uit is gekomen. Dit waren dus jaren met een langdurige droge periode in de winter, waarbij de afvoer vrij laag was. Straks kom ik er nog op terug wat voor jaren dat waren.

In maart en begin april zien we dat de kans afneemt tot ca 13%, wat betekent dat de frequentie wat afeemt tot eens in de 7 à 8 jaar. Dit is de periode van het jaar dat de sneeuw in de Middelgebergten smelt en de Rijnafvoer is dan dankzij dit extra water gemiddeld altijd wat hoger. In de tweede helft van april loopt de kans op een lage afvoer enige weken duidelijk op. De huidige periode met lage afvoeren valt precies in deze periode. In deze tijd van het jaar is de afvoer dus relatief wat vaker laag. Dit is te verklaren uit het feit dat de sneeuwsmelt in de Middelgebergten nu geen bijdrage meer levert, maar ook de sneeuw in de Alpen nog niet volop is gaan smelten.

Vanaf begin mei neemt de kans dan weer af en rond midden juni is de kans op een afvoer van 1500 m³/s zelfs het kleinst van het hele jaar. Maar eens in de 10 jaar wordt de 1500 m3/s dan onderschreden. De oorzaak ligt in de sneeuwsmelt in de Alpen, die vanaf begin mei steeds verder toeneemt en rond midden juni het meeste water oplevert. 

Vanaf begin juli raakt de verse sneeuw in de Alpen op en neemt de kans op een afvoer van minder dan 1500 m³/s duidelijk toe. Dat de kans niet plotseling stijgt, maar gestaag oploopt heeft met de watervoorraad in de Zwitserse meren te maken. Een groot deel van het smeltwater dat de Alpen in de maanden daarvoor hebben aangevoerd is hierin opgeslagen en deze meren leveren nog maandenlan na. Zo is in september een deel van de waterafvoer nog steeds afkomstig van de sneeuw die in de voorgaande winter is gevallen. Vanaf juli leveren de Alpen nog wel gletsjerwater, maar dat aandeel is klein en heeft weinig invloed op de kans dat de afvoer onder 1500 m³/s zakt.

In oktober valt dan de winter weer in en zakt de temperatuur. De kans op 1500 m³/s zakt dan weer snel. Dit hangt niet samen met de sneeuwsituatie in het stroomgebied, maar met de verminderde verdamping. Daardoor komt een steeds groter deel van het neerslagwater weer in de rivieren terecht komt. 

1500 m³/s en klimaatverandering

Het verhaal over de 1500 m³/s is nog niet af, want het laat nog iets bijzonders zien, namelijk hoe de klimaatverandering effect heeft op de periode van smeltende sneeuw in de Alpen. In de grafiek hieronder zijn de gegevens van de grafiek hierboven uiteen getrokken in twee reeksen: in rood zijn de jaren na 1980 afgebeeld en in blauw de jaren van voor 1980. Dit grensjaar heb ik gekozen omdat dit het jaar is dat de klimaatverandering duidelijk op gang is gekomen en de temperatuur aan een gestage opmars is begonnen. Inmiddels is het gemiddeld al ca 1,5 graad warmer in het Alpengebied, wat een flinke impact zou moeten hebben op de perioden dat de sneeuw smelt.

Er zijn inderdaad een aantal opvallende veranderingen zichtbaar. Zo is de kans op een lage afvoer in de winter sterk afgenomen; was die voor 1980 nog ca 20% nu is dat nog maar 10 tot 15 %. Dit hangt vooral samen met het ontbreken van langdurig winterweer. In echte vrieswinters neemt de waterafvoer ook altijd sterk af, maar omdat die winters er nu vrijwel niet meer zijn, komen lange droge perioden minder voor en is de kans op een afvoer onder de 1500 m³/s ook afgenomen.

De verlaging na de winter, als gevolg van de sneeuwsmelt in de Middelgebergten, treedt duidelijk eerder op. Waar vroeger de sneeuw pas begon vanaf begin maart begon te smelten gebeurt dat nu al vanaf half februari. Deze sneeuw is ook eerder op en dit zorgt ervoor dat de Rijn het vanaf begin april een tijdje met wat minder water moet doen. De sneeuwsmelt in de Alpen is dan namelijk nog niet begonnen en de kans op een lage afvoer neemt sterk toe. De lage afvoeren van de afgelopen week passen precies in dat patroon. 

Voor 1980 lag deze dip in de afvoeren pas rond half mei, nu gebeurt dat ongeveer 2 weken eerder. De sneeuwsmelt in de Alpen komt door de hogere temperaturen namelijk eerder op gang en daardoor zet de daling naar een kleinere kans op een lage afvoer ook al eerder in. De kans is ook wat groter geworden dan vroeger en een situatie zoals we afgelopen week meemaakten komt nu ongeveer eens in de 4 jaar voor.

Na deze voorjaarspiek met een grote kans op lage afvoeren neemt de kans daarna nog steeds af en het laagste niveau van rond de 10% is nog even hoog als in de periode van voor 1980. Deze periode met een kleine kans op lage afvoeren is ook duidelijk naar voren geschoven. Voor 1980 lag dit dal rond 1 juli, tegenwoordig ligt het in de eerste week van juni. Dit is ook een duidelijk effect van de sneeuw die steeds eerder is gaan smelten. 

De sneeuw in de Alpen is ook eerder op dan voorheen en daarom neemt de kans op een lage afvoer vanaf half juni al weer toe, terwijl dat vroeger pas vanaf begin juli was. Het moment dat de kans het grootst is, wordt ook eerder bereikt en rond begin september is er een eerste piek met een kans van ca 50%. Dat moment lag voor 1980 pas bij begin oktober. 

Ondanks dat de sneeuw in de Alpen eerder smelt dan voorheen en de kans op een lage afvoer al eerder in de zomer stijgt, neemt de maximale kans niet toe. Die ligt nog steeds tussen de 50 en 60% en is zelfs iets kleiner geworden. Ik ben er nog niet helemaal zeker van wat dit veroorzaakt, maar het meest waarschijnlijk is het dat het met de regenval te maken heeft. Blijkbaar zijn de najaren wat natter geworden en dit zorgt ervoor dat de kans op een lage afvoer in september en oktober niet nog groter is geworden, ook al is de sneeuw in de Alpen eerder op. 

Ook de lengte van de periode met de grootste kans op lage afvoeren is niet langer geworden. In de periode juli t/m september is de kans groter geworden, maar in de periode oktober t/m december juist afgenomen. Dit laatste heeft waarschijnlijk ook te maken met meer regenval in de herfstmaanden. Alhoewel het ook met de sneeuwval te maken kan hebben. Voor 1980 zette de winter namelijk vroeger in en viel vooral in de Alpen al eerder in het najaar een groter deel van de neerslag in de vorm van sneeuw. Dat water kwam dan niet meer in de rivier wat de kans op een lage afvoer vergrootte. Nu de neerslag in het najaar nog langer als regen valt, zorgt dat in die maanden voor extra wateraanvoer en dus een kleinere kans op een lage afvoer. 

Deze analyse van de kans op Rijnafvoeren lager dan 1500 m³/s laat zien dat het stroomgebied van de Rijn een complex systeem is waarbij de afwisseling tussen sneeuw- en regenval en de periode dat met name de sneeuw in de Alpen smelt veel invloed hebben op deze afvoeren.