Bevaarbaarheid van de IJssel: Een kwantitatieve analyse van de invloed van klimaatverandering onder low-flow conditions - Niels Eijer

Samenvatting

Dit onderzoek analyseert hoe klimaatverandering de bevaarbaarheid van de IJssel onder lage afvoercondities kan beïnvloeden, met de afvoer bij Lobith als bovenstroomse hydrologische randvoorwaarde voor de Rijntakken. De centrale vraag is in welke mate toekomstige low-flow condities, veroorzaakt door klimaatverandering, leiden tot een toename in frequentie en duur van perioden waarin de vaarweg onvoldoende diepte biedt. De IJssel is hiervoor een relevante casus: de rivier ontvangt slechts een beperkt deel van de Rijnafvoer, maar vervult een belangrijke regionale functie voor scheepvaart en zoetwatervoorziening naar het IJsselmeer, en wordt door Rijkswaterstaat aangemerkt als kwetsbaar voor diepgangbeperkingen bij lage afvoer. Voor de methodiek is gebruikgemaakt van het platform eWaterCycle met het hydrologische model wflow, waarmee de afvoer bij Lobith is gesimuleerd voor een historische referentieperiode (1990-2019) en voor drie klimaatscenario’s (SSP1-2.6, SSP2-4.5 en SSP5-8.5) over de periode 2071-2100, via een delta-change-methode op ERA5-forcing. Omdat de ruwe modeloutput de afvoer sterk overschat (logNSE van -0,60 tot -1,22), is een seizoensafhankelijke quantile-mapping biascorrectie op basis van flow duration curves toegepast. Deze correctie verbeterde de modelprestatie aanzienlijk: in de onafhankelijke validatieperiode (2004-2019) daalde de bias naar ongeveer +126 m3/s en steeg de log-NSE naar 0,66, wat de gecorrigeerde output geschikt maakt voor een eerste-orde-analyse van laagwaterdruk. Om de koppeling met de IJssel te maken, is naast de officiële Overeengekomen Lage Afvoer (OLA) van 1.020 m3/s ook gewerkt met twee gevoeligheidsvarianten die een mogelijke verschuiving van de afvoerverdeling ten gunste van de Waal simuleren (10% en 17% minder water naar de IJssel). De resultaten tonen een duidelijk, niet-lineair patroon. Onder SSP1-2.6 blijft de verandering beperkt: het q5-percentiel daalt licht van 1.057 m3/s naar 1.038 m3/s en het aantal kritieke laagwaterdagen stijgt van 14,3 naar 15,8 per jaar. Onder SSP2-4.5 en vooral SSP5-8.5 is de verslechtering veel substantiëler, met een stijging naar respectievelijk 27,4 en 33,5 dagen per jaar (+91% en +134%). Wanneer de gevoeligheid voor de afvoerverdeling wordt meegenomen, loopt dit onder SSP5-8.5 op tot 54,2 dagen (10%-variant) en 70,1 (17%-variant) per jaar. Dit is bijna een verdrievoudiging van het historische gemiddelde. Ook de duur van aaneengesloten laagwaterperioden neemt toe, van gemiddeld 12,3 dagen historisch naar 17,6 dagen onder SSP5-8.5. De maximale aaneengesloten periode loopt daarbij op van 38 naar 120 dagen. Opvallend is verder dat 19 van de 30 historische jaren geen enkele kritieke laagwaterdag telden, terwijl onder SSP5-8.5 in geen van de 30 gemodelleerde jaren laagwater volledig uitblijft: laagwater verschuift daarmee van een incidenteel naar een structureel verschijnsel. De belangrijkste conclusie is dat klimaatverandering de laagwaterdruk op de IJssel aanzienlijk vergroot, maar dat de onzekerheid in de toekomstige afvoerverdeling binnen de Rijndelta minstens zo bepalend is voor de uiteindelijke bevaarbaarheidsrisico’s als de keuze van het klimaatscenario zelf. De resultaten moeten worden gelezen als een eerste-orde-indicatie van systeembrede laagwaterdruk, niet als directe voorspelling van lokale onbevaarbaarheid, omdat factoren als stuwbeheer bij Driel, bodemligging en lokale vaargeulafmetingen niet zijn doorgerekend. Voor een vervolgonderzoek wordt aanbevolen de afvoerverdeling expliciet hydraulisch te modelleren en een directe koppeling te maken met een lokaal hydraulisch model van de IJssel.