Het water dat in stuwmeren wordt opgeslagen, waarborgt onze drinkwatervoorziening. Een goede waterkwaliteit is daarvoor essentieel, maar wordt ernstig bedreigd door klimaatverandering. Een onderzoeksteam van de UFZ (Hogeschool voor Toegepaste Wetenschappen en Kunsten) kon in een modelstudie bij de Rappbodedam in het Harzgebergte aantonen hoe klimaatgerelateerd bosverlies, bijvoorbeeld door bosbranden, de waterkwaliteit in het stroomgebied van Duitslands grootste drinkwaterreservoir kan beïnvloeden. Dergelijke indirecte gevolgen van klimaatverandering zijn een sterk onderschat probleem, waarschuwen de wetenschappers in het tijdschrift Water Research.
Hittegolven, droogtes, overstromingen, bosbranden – de gevolgen van klimaatverandering nemen toe en veranderen onze omgeving. Een treffend voorbeeld is het landschap van het stroomgebied van de Rappbode-dam in de oostelijke Harz. Het is het grootste drinkwaterreservoir van Duitsland en voorziet ongeveer een miljoen mensen van drinkwater. Lange droogteperiodes tussen 2015 en 2020 verzwakten de boompopulaties in de Harz zo sterk dat plagen zoals schorskevers zich konden verspreiden. Dit versterkte het effect nog verder: de bomen liepen verdere schade op en stierven binnen zeer korte tijd af. "Het stroomgebied van de Rappbode-dam, gekenmerkt door naaldbossen – voornamelijk sparren – is de afgelopen vier jaar meer dan 50 procent van zijn bos kwijtgeraakt", zegt UFZ-hydroloog en hoofdauteur prof. Michael Rode. "Dit enorme bosverlies neemt snel toe en is dramatisch. Het zal niet zonder gevolgen blijven voor het drinkwaterreservoir."
Bossen spelen een belangrijke rol in de waterkringloop: ze filteren het water, binden voedingsstoffen en zijn daarom essentieel voor een goede waterkwaliteit. Hoe minder voedingsstoffen – stikstof- of fosforverbindingen – het water in een stuwmeer bevat, hoe beter de drinkwaterzuivering. "Dan kunnen er minder algen ontstaan en is de drinkwaterzuivering in het waterleidingbedrijf kosteneffectiever en kost het minder moeite", legt dr. Karsten Rinke, meeronderzoeker en coauteur van de UFZ, uit. "Nutriëntenbeheer in waterbeschermingsgebieden is daarom erg belangrijk. Langetermijnconcepten, waarbij bosbouw en waterbeheer nauw samenwerken, hebben de afgelopen decennia de ontwikkeling van grote bosgebieden in het stroomgebied van de Rappbode-stuwdam bevorderd." De snelle ontbossing in de Oost-Harz baart exploitanten van stuwmeren en waterleidingbedrijven nu grote zorgen.
Het UFZ-team greep deze ontwikkeling aan als een kans om de effecten van klimaatgeïnduceerde ontbossing op de waterkwaliteit van dammen te onderzoeken in hun modelstudie. Ze gebruikten gegevens van het milieuobservatienetwerk TERENO (Terrestrial Environmental Observatories), waaraan het UFZ deelneemt met zijn observatorium in het Harzgebergte/Midden-Duitse Laagvlakte. "We hadden toegang tot milieugegevens over een periode van tien jaar, wat ons een solide database opleverde", zegt dr. Xiangzhen Kong, eveneens hydroloog bij het UFZ en hoofdauteur van de studie. Om toekomstige klimaatverandering te voorspellen, gebruikte het team gegevens van het internationale ISIMIP (Inter-sectoral Impact Model Intercomparison Project). "We hebben deze gegevens eerst in een model ingevoerd om de klimaatgeïnduceerde effecten op de nutriëntenbalans van het stroomgebied te modelleren", legt Kong uit. "De resulterende gegevens werden vervolgens verwerkt in een ecosysteemmodel voor dammen, waardoor we de effecten van verschillende ontbossingsscenario's op de verwachte waterkwaliteit in 2035 konden bepalen."
De Rappbodedam wordt gevoed door drie verschillende stroomgebieden, waarvan er twee deel uitmaakten van het onderzoek. "Het stroomgebied van Hassel wordt gedomineerd door landbouw, terwijl de Rappbode wordt gedomineerd door bossen – althans, oorspronkelijk, voordat de sparrenbestanden afstierven", zegt Kong. Voordat het water uit beide stroomgebieden de grote Rappbodedam instroomt, wordt het afgedamd en tijdelijk opgeslagen in een vooroever. Door landbouwinvloeden is het water in de Hasselvooroever aanzienlijk rijker aan voedingsstoffen dan het water in de Rappbodevooroever. "We kunnen aantonen dat bij een verwacht bosverlies tot 80 procent in de Rappbodevooroever de concentraties opgelost fosfor binnen slechts 85 jaar met 120 procent en de stikstofconcentraties met meer dan 15 procent zullen toenemen. De Rappbodevooroever zal daarmee een nutriëntenstatus bereiken die bijna net zo hoog is als die van de Hasselvooroever", aldus Kong. Dit heeft bijvoorbeeld geleid tot een toename van diatomeeën met meer dan 80 procent en groene algen met meer dan 200 procent in het Rappbode-oeverreservoir. Deze resultaten tonen aan dat er op verschillende niveaus aanpassingen nodig zullen zijn in het drinkwaterbeheer. "In de stroomgebieden van de reservoirs moet de nutriëntentoevoer nog verder worden verminderd, moeten reeds gestarte herbebossingsprojecten met droogtebestendige boomsoorten verder worden uitgevoerd en moeten waterwerken worden aangepast aan de komende ontwikkelingen met behulp van selectieve waterwinningsstrategieën", aldus Rode.
De resultaten voor de Rappbodedam kunnen ook worden toegepast op andere stroomgebieden van dammen in vergelijkbare regio's. "Bosverlies als indirect gevolg van klimaatverandering heeft een sterker effect op de waterkwaliteit van dammen dan directe effecten van klimaatverandering, zoals een hogere watertemperatuur. De omvang hiervan heeft ons eigenlijk verrast", vat Xiangzhen Kong samen.
Oorspronkelijke publicatie:
Xiangzhen Kong, Salman Ghaffar, Maria Determann, Kurt Friese, Seifeddine Jomaa, Chenxi Mi, Tom Shatwell, Karsten Rinke, Michael Rode: De verslechtering van de waterkwaliteit in reservoirs als gevolg van ontbossing benadrukt de indirecte effecten van mondiale veranderingen. Water Research 221 (2022): https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118721
Pingback: Houtsnipperbioreactoren verwijderen farmaceutische stoffen en nitraten uit afvalwater - Pugnalom