Waar dreigen er tekorten in drinkwater door klimaatverandering?

Oorzaken drinkwatertekorten

Tekorten in drinkwater ontstaan door een combinatie van drie aspecten:

1. een lage waterbeschikbaarheid,
2. een hoge vraag naar water, en
3. problemen met de levering van water.

De afgelopen 20 jaar heeft dat al tot verschillende drinkwaterproblemen geleid in grote steden op alle continenten (zie het kaartje in Figuur 1, [1]). Klimaatverandering heeft invloed op alle drie de aspecten die tot een watercrisis kunnen leiden. Hieronder leg ik uit hoe en waar dat kan gebeuren. Daarbij baseer ik me op de nieuwste IPCC-analyse [2] en wetenschappelijke papers.

Figuur 1: De locaties van een aantal van de grootste stedelijke watercrises van de afgelopen twee decennia, gerapporteerd door verschillende nieuwskanalen (zie paper [1] voor bronnen en aanvullende details).

Effect van klimaatverandering op waterbeschikbaarheid

Een lage waterbeschikbaarheid betekent dat er minder water aanwezig is in grondwater en rivieren waar het drinkwater vandaan wordt gehaald. Dit kan komen door te weinig aanvulling (droogte) of doordat het water voor andere doeleinden wordt onttrokken. Klimaatverandering heeft veel effect op beide oorzaken van lage waterbeschikbaarheid.

Door klimaatverandering is er in een aantal gebieden een afname van de gemiddelde neerslag (bruine gebieden in Figuur 2a), vooral in het Middellandse Zeegebied, het Caraïbisch gebied, noordelijk Zuid-Amerika, zuidelijk Afrika en Australië. Daarnaast is er een toename in de gemiddelde verdamping (rode gebieden in Figuur 2b), vooral in Azië en Noord-Amerika. Meer verdamping komt door hogere temperaturen, maar kan alleen optreden in gebieden waar genoeg water beschikbaar is voor verdamping. De combinatie van minder neerslag en meer verdamping zorgt ervoor dat er gemiddeld minder water in de bodem infiltreert (bruine gebieden in Figuur 2d) en er minder aanvulling is van watervoorraden. Dit komt bijna overal ter wereld voor.

Figuur 2: Prognoses van veranderingen in de watercyclus. (Bron: [2])

Deze figuur geeft een geografisch overzicht van de veranderingen in meerdere componenten van de mondiale watercyclus met behulp van een toekomstscenario met gemiddelde emissies. Prognoses van de gemiddelde jaarlijkse veranderingen (%) voor de lange termijn (2081–2100) ten opzichte van het huidige tijdvak (1995–2014) in het emissiescenario SSP2-4.5 voor (a) neerslag, (b) verdamping, (c) afvoer en (d) bodemvocht aan de oppervlakte. De cijfers rechtsboven in elk panel geven het aantal modellen aan dat is gebruikt voor het schatten van het gemiddelde. Onzekerheid wordt weergegeven met behulp van lijnen: geen lijnen geeft regio’ s aan met hoge modelovereenkomst, waar ≥80% van de modellen het eens zijn over de richting van de verandering; diagonale lijnen geven regio’ s aan met een lage modelovereenkomst, waar <80% van de modellen het eens zijn over de richting van de verandering. Bron: [2]

Naast deze veranderingen in gemiddelde waterbeschikbaarheid zijn er ook veranderingen in extremen (extreem droog en extreem nat). Droogtes komen door klimaatverandering vaker voor en droge periodes zullen langer duren (Figuur 3, [3]). Dit komt bijna overal ter wereld voor, maar vooral in Europa, Australië, Centraal-Azië, en grote delen van Afrika en Zuid-Amerika. Deze droogtes kunnen tot acute waterproblemen (een watercrisis) leiden. Bovendien zal, in de gebieden waar gemiddeld meer neerslag valt, zoals in de Hoorn van Afrika (groene gebieden in Figuur 2a), die neerslag in kortere periodes en extremere buien vallen. Het is dan maar de vraag hoeveel daarvan in de grond kan infiltreren en in stuwmeren kan worden vastgehouden. Een deel van dat water zal snel afstromen over het oppervlak en verdwijnen naar zee (“runoff” in Figuur 2c). In Engeland was er in 2010 tot 2012 een lange droogte en toen het eindelijk weer ging regenen waren de buien heel extreem. Dit leidde tot overstromingen in sommige delen van het land, terwijl er ook nog een drinkwatertekort was omdat het grondwater nog niet was aangevuld [4].

Verder kan klimaatverandering er ook voor zorgen dat er meer water nodig is voor andere doelen. Bijvoorbeeld voor de voedselproductie is meer water nodig als de verdamping hoger is en er langere periodes van droogte zijn (zie Figuur 2d). Als boeren gebruikmaken van dezelfde waterbron als waar het drinkwater vandaan komt, dan zullen de watervoorraden afnemen. Er is dan meer concurrentie om hetzelfde water. Dit gebeurde bijvoorbeeld in Californië waar boeren tijdens een meerjarige droogte geen restricties hadden voor het oppompen van grondwater, waardoor veel mensen problemen kregen met hun drinkwatervoorziening [5]. Ook in de rest van de Verenigde Staten, maar ook in Spanje en in India vallen vaak putten voor drinkwater droog door onttrekkingen voor de landbouw [6, 7]. Veelvuldig leegtrekken van grondwater zorgt ook voor grondverzakkingen. Heel wat steden liggen enkele meters lager omdat de bodem inzakt na het leegtrekken van grondwater. Dit geeft soms problemen met de levering van drinkwater, bijvoorbeeld door gebarsten leidingen (zie Effect van klimaatverandering op de levering van drinkwater).

Figuur 3: Kaart met de trend in de frequentie (dagen per jaar) van matige tot ernstige droogtes voor de periode 2006–2099. De enkele en dubbele arceringen tonen regio’s waar respectievelijk >50% en >75% van de modellen het eens zijn over het teken van verandering. Stippen markeren gebieden waar >50% van de modellen een significante trend vertoont (Mann-Kendall-test op een significantieniveau van 5%). Bron: [3].

Effect van klimaatverandering op de vraag naar drinkwater

De vraag naar drinkwater neemt aan de ene kant af door waterbesparende maatregelen, bijvoorbeeld door waterbesparende douchekoppen, WC-knoppen en wasmachines. Ook gedragsverandering kan zorgen voor een afname van de vraag naar drinkwater. Dit gebeurt als mensen bewuster omgaan met water, door bijvoorbeeld hun planten te besproeien met regenwater in plaats van met drinkwater.

Maar aan de andere kant neemt de vraag naar drinkwater ook toe. Dit komt voornamelijk door hittegolven. Als het warmer is gaan mensen meer drinkwater gebruiken, deels om meer te drinken en te douchen, maar ook om zwembadjes te vullen. Zelfs in Nederland kan het tijdens hittegolven gebeuren dat de drinkwaterbedrijven moeite hebben om aan de vraag te voldoen en dat ze daarom de druk in de leidingen verminderen [8, 9]. In de toekomst zullen hittegolven overal ter wereld vaker voorkomen [10]. Maar vooral in gebieden waar het al heel warm is (Afrika, Zuid-Amerika, Australië; Figuur 4) zal dit tot een grote toename in de vraag naar drinkwater leiden. Dit is bijvoorbeeld de verwachting in India [11].

Figuur 4: Optreden van zeer hete dagen onder verschillende opwarmingsniveaus. a, Het verwachte aantal dagen per jaar met maximumtemperaturen boven 35°C voor (van boven naar beneden) opwarmingsniveaus van 1,5°C, 2°C, 3°C en 4°C. Opwarmingsniveaus vertegenwoordigen gemiddelde wereldwijde temperaturen ten opzichte van 1850–1900 uit klimaatmodellen uit het SSP5-8.5-scenario. Tmax = dagelijkse maximale temperatuur. b, Als in a, maar de verandering in het aantal dagen per jaar met maximumtemperaturen boven 35°C ten opzichte van de referentieperiode 1850–1900. Arcering vertegenwoordigt regio’s met een lage modelovereenkomst. Een steeds groter deel van de wereld zal steeds hogere temperaturen ervaren, die extremer worden onder extremere scenario’s van de opwarming van de aarde. Bron: [10], aangepast met toestemming van [2].

Effect van klimaatverandering op de levering van drinkwater

Problemen met levering van drinkwater kunnen allerlei oorzaken hebben. Vaak zijn er sociale, politieke en economische processen die ervoor zorgen dat bijvoorbeeld water niet aan iedereen geleverd kan worden of dat er te weinig geld is om stuwdammen, grondwaterputten of waterleidingen goed te onderhouden. Dit gebeurt bijvoorbeeld in gebieden waar oorlog is of die een lagere economische status hebben.

Deze processen kunnen indirect ook door klimaatverandering versterkt worden. Bijvoorbeeld in gebieden waar ernstige droogte heerst, kunnen mensen op de vlucht slaan naar gebieden waar nog wel wat water en voedsel zijn. Daardoor kan in de gebieden waar mensen naartoe vluchten de vraag naar drinkwater enorm toenemen en kan de levering erg lastig zijn. Dit gebeurt nu in de Hoorn van Afrika, waar vluchtelingen uit Somalië in Kenia terecht komen [12, 13].

Ook andere gevaren zoals overstromingen en natuurbranden kunnen ervoor zorgen dat de infrastructuur voor de levering van drinkwater wordt aangetast, bijvoorbeeld doordat leidingen kapotgaan of de waterkwaliteit verslechtert. Zowel overstromingen als natuurbranden komen vaker voor door klimaatverandering. Regio’s waar natuurbranden vaker voorkomen door klimaatverandering zijn Europa, zuidelijk Afrika, het Amazonegebied, en specifieke regio’s in Azië, Noord-Amerika en Australië (Figuur 5) [14]. Overstromingen komen vaker voor in gebieden waar regenbuien extremer worden en leiden tot zogenaamde “flash floods” (plotselinge overstromingen) (Centraal Afrika, zuidoost Zuid-Amerika, Zuidoost-Azië, zie Figuur 2c), maar ook in laaggelegen delta’s waar zeespiegelstijging een probleem is (Bangladesh, Jakarta, eilandstaten). Ook hier speelt waterkwaliteit een belangrijke rol. Bij flash floods gaat de waterkwaliteit achteruit doordat riooloverstorten zorgen voor extra watervervuiling. Bij een hogere zeespiegel door klimaatverandering kan zout zeewater het zoete water bereiken en brak maken, waardoor het niet meer geschikt is als drinkwater.

In Europa en zelfs in Nederland zijn deze processen ook belangrijk. Flash floods en natuurbranden komen ook hier vaker voor en zeespiegelstijging zorgt voor verzilting in de Rijn-Maas-delta. Kapotte leidingen en slechte waterkwaliteit maken het winnen en transporteren van drinkwater kostbaarder omdat er meer reparaties en zuiveringen nodig zijn.

Figuur 5: Verwachte veranderingen in het aantal dagen waarop het 93e percentiel van de Fire Weather Index (FWI) overschreden wordt tegen het midden van de 21e eeuw (2041–2070) onder een scenario met hoge emissies (RCP8.5). Donkerrode arcering geeft de grootste stijgingen aan, terwijl de lichtgroene kleur kleine dalingen toont. Rode driehoeken en blauwe stippen tonen recente extreme bosbranden zoals in de vorige afbeelding. Bron: [14]

Gebieden waar klimaatverandering kan leiden tot drinkwatertekorten

Het antwoord op de vraag “Waar dreigen er tekorten in drinkwater door klimaatverandering?” is dus dat tekorten in drinkwater door klimaatverandering overal kunnen voorkomen, maar vooral in gebieden waar een combinatie bestaat van een lagere watervoorraad door droogte, een hogere vraag naar water door hittegolven en lagere leveringszekerheid door kwetsbare situaties, overstromingen of slechtere waterkwaliteit. Die combinaties zullen veel voorkomen in het Middellandse Zeegebied, in zuidelijk Afrika, in delen van Azië met een hoge bevolking, in het oosten van Zuid-Amerika (Brazilië), in West-Afrika en op eilanden. In Oost-Afrika voorspellen de modellen meer regen en een grotere aanvulling van watervoorraden (Figuur 2c en 2d), maar die voorspellingen zijn heel onzeker. In Australië, Noord-Amerika en Europa zijn er ook risico’s op tekorten van drinkwater. Dit komt vooral door de langere droogtes, hogere temperaturen en hogere waterbehoefte in de landbouw. In Nederland bijvoorbeeld wordt door de drinkwaterbedrijven gewaarschuwd dat ze in een droge zomer mogelijk niet aan de toegenomen vraag kunnen voldoen [15]. Maar in deze rijkere gebieden zijn vaak de financiële middelen aanwezig om toch voor leveringszekerheid te blijven zorgen, via meer waterwinningen, ontzilting van zeewater of hergebruik van afvalwater. Al gaat dat wel vaak ten koste van andere watergebruikers, waaronder de natuur en recreatie, of versterkt het de klimaatverandering omdat er veel energie voor nodig is.

Overigens leidt een dreigend drinkwatertekort niet altijd meteen tot problemen. In geval van een dreigend drinkwatertekort wordt vaak gecoördineerd crisisbeheer toegepast, waarbij andere sectoren, zoals de landbouw en de industrie minder water mogen gebruiken. In veel landen in Europa wordt tijdens crisisperioden zoals droogte prioriteit gegeven aan drinkwater. In Nederland is er bijvoorbeeld de verdringingsreeks [16] en in Vlaanderen het reactief afwegingskader droogte [17]. Het is daarvoor heel belangrijk dat er van tevoren goede afspraken zijn gemaakt en dat die ook worden nageleefd.