Saliniteitsgradiënt in het Schelde-estuarium: analyse van historische en toekomstige ontwikkelingen
De saliniteitsgradiënt in het Schelde-estuarium is een cruciale factor in het beheer en behoud van het estuariene ecosysteem. In het kader van de Evaluatie Verdrag Beleid & Beheer 2014-2018 werd de vraag naar veranderingen in de saliniteitsverdeling als een belangrijke onderzoeksvraag geïdentificeerd. In opdracht van de VNSC heeft Sven Smolders (Flanders Hydraulics, onderdeel van Mobiliteit en Openbare Werken) dit onderzoek uitgevoerd.
Er ontstond een tweedelig onderzoek, met eerst een literatuurstudie en data-analyse en vervolgens een scenario-analyses met numerieke modellen. Dit gebruikte Smolders om toekomstige ontwikkelingen beter te begrijpen. Daarnaast richtte het onderzoek zich op vier kernvragen:
- Hoeveel zoet water is er nodig om verzilting tegen te gaan?
- Is er een significante verschuiving van de saliniteitsgradiënt waargenomen in de afgelopen 75-100 jaar?
- Wat gaat klimaatverandering/zeespiegelstijging betekenen voor een eventuele verdere verschuiving van de gradiënt?
- Welke opties zijn er om zoutindringing tegen te gaan?
Historische analyse van saliniteitsveranderingen
De eerste bruikbare metingen dateren uit de jaren 1943 tot 1947. Smolders concludeerde na het zien van de eerst data alvast één ding: “Ik vond het heel interessant om te zien dat het weer vroeger ook heel extreem kon zijn.”
Uit de data-analyse blijkt dat er op basis van historische metingen geen eenduidige verschuiving van de saliniteitsgradiënt in de afgelopen 75-100 jaar is waargenomen. Echter, door de grote variabiliteit in de data en de invloed van factoren zoals bovenafvoer, wind, getij en menselijke ingrepen, is een trendanalyse complex.
Er waren een aantal uitdaging bij de analyse van historische data. Allereerst de inconsistentie in meetgegevens, waarbij verschillende eenheden en methoden werden gehanteerd. Ook stelt Smolders dat de ontwikkeling in datadigitalisatie en AI enorm hadden kunnen helpen. Destijds waren deze opties er nog niet en zijn de gegevens uit papieren boekjes manueel overgetypt. De gebruikte data richt zich voornamelijk op één regio: Antwerpen. Hierover zegt Smolders: “We hebben vooral gefocust op de regio Antwerpen, omdat we als een van de weinige gebieden in deze regio van alle periodes representatieve metingen hadden.”
Ondanks deze beperkingen wijzen modelstudies erop dat er wel degelijk een verdere indringing van zout plaatsvindt. Dit wordt mede veroorzaakt door de verruiming van de dwarssectie van het estuarium, waardoor het getij en daarmee ook zout verder landinwaarts kan doordringen.
Bovenafvoer en zoutindringing
De interactie tussen zoetwaterafvoer en zoutindringing is een sleutelfactor in de dynamiek van de saliniteitsgradiënt. Het proces van zoutuitspoeling verloopt sneller dan de terugkeer van zout na een piek in zoetwaterafvoer. Hierdoor is er geen eenduidige relatie tussen het ogenblikkelijk voorafgaande debiet en de zoutindringing. Wel blijkt uit scenario-analyses met een 3D-numeriek model dat er een duidelijke relatie is tussen hogere bovenafvoer en een beperking van zoutindringing.
Uit de simulaties blijkt dat tijdens droge zomers het zoutgehalte langzaam toeneemt, terwijl bij een verhoogde bovenafvoer het zoutgehalte snel afneemt. Dit betekent dat maatregelen om zoutindringing tegen te gaan zich vooral moeten richten op het beter vasthouden en beheren van zoetwaterbronnen, zodat deze tijdens droge periodes kunnen worden ingezet. Hierover zegt Smolders: “In een lange droge periode kan een korte intense piek in bovenafvoer ervoor zorgen dat het zout weer voldoende wordt uitgespoeld, ook voldoende om geen records te breken. Neem bijvoorbeeld de zomer van 1947, dit jaar waren er geen intense pieken. De lange droge periode zorgde destijds voor waarden in zoutgehalte bij Antwerpen die tot op vandaag niet meer zijn gemeten. Als dergelijke condities nu zouden voorkomen, zouden we alle records breken.”
De scenario-analyses geven aan dat naarmate men verder stroomafwaarts gaat in het estuarium, des te groter het getijdevolume is in het estuarium,en hoe groter het volume zoetwater dat nodig is om het zout verder weg te spoelen. Dit impliceert dat beheersmaatregelen voor zoutuitspoeling niet uniform kunnen zijn, maar locatieafhankelijk moeten worden afgestemd.
Impact van zeespiegelstijging
Naast de verwachting dat droge periodes frequenter zullen voorkomen en mogelijk langer zullen duren, is een ander effect van klimaatverandering op de saliniteitsgradiënt zeespiegelstijging. De impact hiervan werd onderzocht aan de hand van scenario’s met een zeespiegelstijging van 0,5 en 1 meter. De resultaten laten zien dat een stijgend waterpeil zorgt voor een verdere zoutindringing. Dit komt doordat een stijgende zeespiegel functioneert als een verruiming van het estuarium, waardoor de tegenwerkende kracht van bovenafvoer vermindert.
Echter, de mate van verdere zoutindringing is mede afhankelijk van de ontwikkeling van de bathymetrie. Indien de bodem van het estuarium meegroeit met de zeespiegel, kan het effect op de zoutgradiënt mogelijk minder groot zijn dan zonder morfologische aanpassingen. Dit benadrukt de noodzaak om bij klimaatadaptatiescenario’s niet enkel hydrologische, maar ook geomorfologische factoren in beschouwing te nemen.
Hoewel zeespiegelstijging bijdraagt aan verdere verzilting, toont het onderzoek aan dat dit effect kleiner is in vergelijking met de variabiliteit van de bovenafvoer. Dit onderstreept opnieuw het belang van goed beheer van zoetwaterbronnen.
Vergelijking met historische bathymetrie
Een scenario-analyse met de bathymetrie van 1960 laat zien dat een geringere diepgang van het estuarium resulteert in minder zoutindringing. Dit komt doordat een kleiner getijvolume de opwaartse transportcapaciteit van zout beperkt. Dit bevestigt dat menselijke ingrepen in de afgelopen decennia, zoals verdieping en verruiming van de vaargeul, een aanzienlijke impact hebben gehad op de huidige zoutgradiënt.
Daarnaast werd een modelmatige reconstructie uitgevoerd van de hydrologische condities in 1947 en 1949, jaren waarin extreem hoge saliniteitswaarden werden gemeten. Deze simulaties bevestigen dat de combinatie van minimale bovenafvoer en een destijds andere bathymetrie heeft geleid tot de waargenomen hoge saliniteitswaarden. Dit onderstreept het belang van langdurige hydrologische trends en hun invloed op de zoutindringing.
Conclusies en aanbevelingen
Het onderzoek naar de saliniteitsgradiënt in het Schelde-estuarium laat zien dat zowel natuurlijke variabiliteit, menselijke ingrepen en klimaatverandering een rol spelen in de dynamiek van zoutindringing. De belangrijkste bevindingen zijn:
- Er is geen eenduidige historische trend in de saliniteitsgradiënt waarneembaar, maar modelstudies tonen wel een langzame opwaartse verschuiving.
- Bovenafvoer speelt een cruciale rol in de beperking van zoutindringing, maar vereist een aanzienlijk volume zoetwater naarmate men verder afwaarts gaat.
- Zeespiegelstijging leidt tot een verdere zoutindringing, afhankelijk van de ontwikkeling van de estuariene geomorfologie.
- Diepgaande menselijke ingrepen, zoals vaargeulverruiming, hebben een significante invloed gehad op de zoutgradiënt.
- Maatregelen tegen zoutindringing zijn het meest efficiënt op het beheer van bovenafvoer en het strategisch vasthouden van zoetwater om beschikbaar te zijn in drogere perioden.
Vervolg
Voor het toekomstig beheer van het Schelde-estuarium wordt aanbevolen om scenario-analyses verder uit te breiden met interacties tussen bovenafvoer, zeespiegelstijging en morfologische ontwikkelingen. Dit biedt een gedragen basis voor het nemen van robuuste maatregelen in het kader van klimaatadaptatie en estuarien beheer. Tot slot stelt Smolders: “Met deze modellen kunnen we perfect scenario’s schetsen. Het is nu ook zaak om in te zetten op modellen die boven alleen het Schelde-estuarium staan, zodat we op grotere schaal kennis vergaren over het totaalaanbod van zoetwater opwaarts.”
Meer weten over de onderzoeken? Lees dan de rapporten of samenvattingen.
Deelrapport 1: literatuuronderzoek en data-analyse
Deelrapport 2: scenario-analyse numerieke modellering
Samenvatting: literatuuronderzoek en data-analyse
Samenvatting: scenario-analyse numerieke modellering
Omslagbeeld: Edwin Paree