5. Discussie

5 Discussie

5.1 Interpretatie van de resultaten

De resultaten laten een consequent patroon zien: naarmate er zwaardere emissies zijn, neemt de laagwaterdruk op het Rijn-IJsselsysteem toe. Onder SSP1-2.6 blijft de verandering ten opzichte van de historische referentieperiode bescheiden. Het aantal kritieke laagwaterdagen stijgt van 14,3 naar 15,8 dagen per jaar, een toename van 10% bij de OLA-drempel. Onder SSP2-4.5 verdubbelt dit nagenoeg naar 27,4 dagen per jaar (+91 %), en onder SSP5-8.5 stijgt het verder naar 33,5 dagen per jaar (+134 %).

Naast de gemiddeldes is het instructief om naar de verdeling over individuele jaren te kijken. Historisch telden 19 van de 30 onderzochte jaren geen enkele dag onder de OLA-drempel; lage afvoer zou in andere woorden als uitzondering gezien kunnen worden die in de helft van de jaren helemaal niet optrad. Onder het SSP5-8.5 scenario is er niet één jaar in de dertig gemodelleerde jaren waarin geen een dag onder de OLA-drempel valt. Er is volgens deze modellering dus elk jaar minimaal 1 dag laagwaterdruk. Tegelijkertijd stijgt het aantal jaren met meer dan 30 kritieke laagwaterdagen van 4 historisch naar 13 onder SSP-8,5. Deze verschuiving, van een incidentele gebeurtenis naar een structureel voorkomend verschijnsel, is ook zeer relevant voor waterbeheer en scheepvaart.

Het is hierbij belangrijk om te benadrukken wat de resultaten wél en wat ze niet kunnen laten zien. De analyses geven een richtinggevend beeld van hoe de hydrologische laagwaterdruk verandert onder verschillende klimaatscenario’s. Ze zijn geen exacte voorspelling van het aantal dagen waarop de IJssel lokaal onvoldoende vaardiepte zal hebben. De gebruikte methode koppelt een drempelwaarde bij Lobith aan een indicator voor bevaarbaarheidsrisico; de daadwerkelijke vaardiepte op de IJssel hangt af van een reeks factoren die in dit onderzoek niet afzonderlijk zijn doorgerekend. De waarde van de resultaten ligt daarom primair in het inschatten van de richting en de orde van grootte van de gevolgen van klimaatverandering op de bevaarbaarheid op de IJssel. Daarin zijn de resultaten consequent: klimaatverandering vergroot de laagwaterdruk, en dat effect neemt toe met het emissieniveau.

5.2 Betekenis voor de bevaarbaarheid van de IJssel

De resultaten zijn relevant voor de bevaarbaarheid van de IJssel omdat lage afvoer bij Lobith doorwerkt in de waterbeschikbaarheid op de Rijntakken. Een toename van het aantal dagen onder de OLA-drempel betekent daarom een grotere kans op perioden waarin de beschikbare vaardiepte op de IJssel onder druk komt te staan. Vooral de toename in duur van aaneengesloten laagwaterperioden is hierbij belangrijk. Voor de scheepvaart is een lange periode met lage afvoer operationeel ingrijpender dan hetzelfde aantal losse laagwaterdagen, omdat schepen gedurende langere tijd minder diep kunnen laden en de betrouwbaarheid van transportplanning afneemt.

Tegelijkertijd moeten de resultaten niet worden gelezen als een directe voorspelling van het aantal onbevaarbare dagen op de IJssel. De analyse gebruikt de afvoer bij Lobith als hydrologische indicator voor laagwaterdruk, terwijl de daadwerkelijke vaardiepte op de IJssel ook afhangt van afvoerverdeling, stuwbeheer, bodemligging, sedimentatie en lokale vaargeulafmetingen. De resultaten laten daarom vooral zien dat de omstandigheden waaronder bevaarbaarheidsproblemen kunnen ontstaan vaker en langduriger optreden, met name onder SSP2-4.5 en SSP5-8.5.

5.3 Vergelijking met bestaande literatuur

De resultaten uit dit onderzoek sluiten in grote lijnen aan bij het beeld dat wordt geschetst in de KNMI’23 scenario’s van Buitink e.a. (2023). In die studie wordt voor de Rijn bij Lobith gevonden dat lage afvoeren onder alle klimaatscenario’s afnemen. Voor het jaarlijkse 7-daagse minimum wordt rond 2100 in de lage scenario’s al een afname van bijna 10% gevonden, terwijl het droge hoog-emissiescenario een afname van ongeveer 30% laat zien. Ook in dit onderzoek verschuift het lage deel van de afvoerverdeling naar lagere waarden. Het q5-percentiel daalt van 1.057 m3/s historisch naar 1.038 m3/s onder SSP1-2.6; 969 m3/s onder SSP2-4.5 en 945 m3/s. Dit komt overeen met relatieve afnames van ongeveer 2%, 8% en 11%.

De afname in dit onderzoek is daarmee kleiner dan de sterkste afnamen die door Buitink e.a., 2023 worden geschetst voor het droge hoog-emissiescenario. Dat verschil is verklaarbaar, omdat beide studies niet dezelfde indicator gebruiken. Buitink e.a., 2023 richten zich onder andere op het jaarlijkse 7-daagse minimum, terwijl dit onderzoek werkt met q5- en q10-percentielen en met het aantal dagen onder de OLA-drempel van 1.020 m3/s. Het 7-daagse minimum is gevoeliger voor de meest extreme laagwaterperioden, terwijl q5 en q10 een breder gedeelte van de lage afvoerverdeling beschrijven. Tegelijkertijd laat de drempelanalyse zien dat ook een relatief beperkte daling van de lage-afvoerpercentielen kan leiden tot een duidelijke toename van het aantal dagen onder een vaste laagwaterdrempel. Bij de OLA-drempel stijgt het aantal kritieke laagwaterdagen van 14,3 dagen per jaar in de historische periode naar 27,4 dagen per jaar onder SSP2-4.5 en 33,5 dagen per jaar onder SSP5-8.5. De resultaten zijn daarom niet één-op-één numeriek vergelijkbaar met Buitink e.a., 2023, maar liggen wel in dezelfde orde van grootte en ondersteunen hetzelfde algemene beeld: onder toekomstige klimaatverandering nemen lage afvoeren bij Lobith af, vooral onder zwaardere klimaatscenario’s.

5.4 Onzekerheden in modellering en biascorrectie

Een belangrijk aandachtspunt voor dit onderzoek is dat de Wflow-kalibratie niet direct geschikt was voor de laagwateranalyse. Het model maakte een structurele overschatting van de afvoeren en gaf daardoor geen betrouwbare weergave van de lage afvoercondities bij Lobith. De vierseizoensbiascorrectie heeft deze afwijking duidelijk verkleind: in de validatieperiode daalde de bias en verbeterde de log-NSE. Daarmee wordt de gecorrigeerde output bruikbaar voor een analyse van drempeloverschrijdingen en laagwaterfrequentie.

Een aanvullende onzekerheid is dat de historische referentie in dit onderzoek is gebaseerd op GRDC-waarnemingen, terwijl de toekomstscenario’s afkomstig zijn uit het gekalibreerde en biasgecorrigeerde wflow-model. Methodisch gezien is het consistenter om een historische modelrun te vergelijken met een toekomstige modelrun, omdat beide reeksen dan dezelfde modelstructuur en mogelijke foutbronnen hebben. In dit onderzoek is er echter voor gekozen om de toekomstige resultaten af te zetten tegen de gemeten historische laagwatercondities. Daarmee sluiten de resultaten direct aan op de waargenomen situatie, maar blijft er wel een onzekerheid bestaan door resterende modelafwijkingen. Vooral de absolute toename in kritieke laagwaterdagen moet daarom voorzichtig worden geïnterpreteerd.

Tegelijkertijd blijft biascorrectie een belangrijke bron voor onzekerheid. De correctierelatie is afgeleid uit de historische kalibratieperiode en wordt vervolgens toegepast op toekomstige klimaatscenario’s. Hiermee wordt aangenomen dat de modelafwijkingen in de toekomst vergelijkbaar blijven met die in het verleden. Deze aanname is niet vanzelfsprekend, omdat klimaatverandering ook de hydrologische omstandigheden kan veranderen, waaronder het feit dat het model fouten maakt. Hierdoor kan de biascorrectie het klimaatsignaal deels dempen of versterken. De resultaten moeten daarom geïnterpreteerd worden als een indicatie van richting en orde van grootte, niet als exacte voorspelling.

Daarnaast corrigeert de FDC-biascorrectie met name de afvoerverdeling, maar niet per definitie de timing van deze afvoergebeurtenissen. Voor het tellen van dagen onder de OLA-drempel is dit minder problematisch, maar voor de analyse van aaneengesloten dagen laagwaterperioden is de onzekerheid aanzienlijk groter. De duur van dit soort aaneengesloten laagwaterperiodes hangt namelijk sterk af van de timing en volgorde van droge dagen, die door deze biascorrectie niet expliciet verbeterd worden.

Ook de handmatige kalibratie van het Wflow-model brengt onzekerheden met zich mee. Er kunnen meerdere parametercombinaties bestaan die scores opleveren die vergelijkbaar zijn met deze, zonder dat het duidelijk is welke van deze combinaties fysisch het meest juist is. Door dezelfde parameterinstelling voor alle scenario’s te gebruiken, blijven de scenario’s onderling wel goed vergelijkbaar. Maar de absolute afvoer blijft echter afhankelijk van de gekozen parameterinstellingen.

Tot slot vormt de gekozen delta-change-methode een forse beperking. Door maandelijkse klimaatsignalen toe te voegen aan historische ERA5-forcing wordt een representatieve klimaattoestand voor 2071-2100 gemaakt. De methode simuleert echter geen geleidelijke transitie: er is geen inzicht in hoe de laagwaterdruk zich ontwikkelt tussen nu en het einde van de eeuw. Bovendien zijn de klimaatsignalen afgeleid uit CMIP6-projecties voor één specifiek scenario per SSP-pad. Gebruik van verschillende klimaatmodellen binnen een klimaatscenario zou meer duidelijkheid kunnen geven over de onzekerheidsband binnen elk scenario.

5.5 Onzekerheden in de vertaling naar bevaarbaarheid

De vaardiepte op de IJssel wordt niet alleen bepaald door de afvoer bij Lobith, maar ook door de afvoerverdeling via de Pannerdense Kop en IJsselkop, het operationele stuwbeheer bij Driel en lokale morfologische factoren zoals bodemligging, sedimentatie en vaargeulbreedte. Geen van deze factoren wordt in dit onderzoek afzonderlijk doorgerekend. Een dag waarop de Lobith-afvoer onder de OLA-grenswaarde ligt, hoeft daardoor niet automatisch een dag te zijn waarop de IJssel onvoldoende vaardiepte heeft.

De stuw bij Driel compenseert lage afvoeren gedeeltelijk: bij Lobith-afvoeren tussen de 1.600 m3/s en 2.600 m3/s wordt de stuw ingezet om minimaal 285 m3/s over de IJssel te stuwen (Rijkswaterstaat, 2021). Beneden 1.600 m3/s - en zeker bij de gehanteerde OLA-drempel van 1.020 m3/s is deze garantie niet meer houdbaar. De aanname dat stuwbeheer bij die lage waarden niet meer volledig compenseert, is daarom redelijk. De exacte rol van de stuw blijft echter in dit onderzoek onbeschreven. Daarnaast kunnen lokale knelpunten op het traject IJsselkop-Zutphen al bij hogere afvoeren voor beperkingen zorgen (Roosjen e.a., 2013), wat betekent dat de gehanteerde Lobith-drempel de bevaarbaarheidsrisico’s op specifieke locaties zou kunnen onderschatten.

De resultaten moeten dan ook om deze en eerder benoemde redenen gelezen worden als een indicatie van verhoogde laagwaterdruk op het systeem als geheel, en niet als een directe voorspelling van lokale onbevaarbaarheid.

5.6 Gevoeligheid voor de gekozen vaardieptedrempel

De drempelkeuze heeft in dit onderzoek een grote invloed op de uitkomsten. In sommige gevallen is deze invloed even groot als het verschil tussen klimaatscenario’s. Onder SSP5-8.5 stijgt het aantal kritieke dagen van 33,5 per jaar bij de OLA-drempel naar 54,2 per jaar bij de 10%-afvoerverdelingsvariant en 70,1 per jaar bij de 17%-afvoerverdelingsvariant. De onzekerheid in de afvoerverdeling richting de IJssel werkt daarmee vrijwel direct door in de inschatting van bevaarbaarheidsrisico’s van de IJssel.

De 10%- en 17%-afvoerverdelingsvarianten zijn gevoeligheidsvarianten, geen officiële nautische grenswaarden. Bovendien is de 17%-beredenering afkomstig uit een projectie voor 2150 (Chowdhury e.a., 2026), niet voor de analyseperiode 2071-2100. De combinatie van SSP5-8.5 met de 17% afvoerverdelingsvariant moet daarom gelezen worden als stresstest, niet als de meest waarschijnlijke toestand in 2100. Desondanks illustreert de analyse een belangrijke conclusie: de onzekerheid in de afvoerverdeling is minstens zo bepalend voor de bevaarbaarheidsconsequenties als de onzekerheid in het klimaatscenario zelf.