Droge berekeningen

donderdag 15 juni 2017

Door Tim van Oijen

Valt de Waddenzee in de toekomst nog wel droog met een steeds verder stijgende zeespiegel? Eerst maar eens zo precies mogelijk weten hoe lang en waar het nu droogvalt. Wetenschappers van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) vergeleken twee methoden op de snelheid en accuratesse waarmee ze dit voor het gehele wad bepalen. Ze creëerden vervolgens een derde methode die het beste van twee werelden verenigt.

De getijdegolf in de Noordzee trekt vanuit het zuiden langs de Nederlandse kust de Duitse Bocht in. Daarbij trekt hij een voor een de zeegaten tussen de Waddeneilanden in en lopen de platen onder. Bij laagwater vallen deze weer droog. De droogvalduur is van grote ecologische betekenis. Hij is bepalend voor de hoeveelheid kiezelwieren die zich op de platen ontwikkelen. Deze algen staan aan de basis van de voedselketen en zijn een voedselbron voor bijvoorbeeld wadpieren. De droogvalduur bepaalt ook hoe lang steltlopers hun voedsel op de platen kunnen vergaren.

Natuurlijk kun je de droogvalduur van een plek op het wad meten door er naar toe te gaan en het waar te nemen. Maar dit is zeer bewerkelijk zo niet onmogelijk op de schaal van de gehele Waddenzee. Satellietmetingen zouden een geschikte tool kunnen zijn maar in de praktijk blijkt het lastig om met de sensoren modder van water te onderscheiden. Ook zijn er geen gegevens beschikbaar van meerdere tijdstippen op een dag. Gelukkig zijn er nog andere methoden, waarvan wetenschappers van het NIOZ er in een recente publicatie twee met elkaar hebben vergeleken.

Simpel versus realistisch

De eerste methode, TRIA (volgens de triangulation method, driehoeksberekeningen), zit relatief eenvoudig in elkaar. Het verbindt de 15 in de Waddenzee gelegen getijdenstations met rechte lijnen. Binnen de ontstane driehoeken wordt de door de stations gemeten waterhoogte op ieder tijdstip geïnterpoleerd, zonder verder rekening te houden met de complexe stromingspatronen in de getijgeulen en over de wadplaten en wantijen. Daarna wordt deze waterhoogtekaart vergeleken met een kaart van de bodemhoogte in de Waddenzee. Ligt een plek hoger dan de geschatte waterhoogte? Dan is het daar droog. De andere methode gebruikt de realistische waterhoogte uit berekeningen met een complex hydrodynamisch model: GETM (General Estuarine Transport Model). Dit model wordt aangedreven door de getijgolf op de open rand aan te bieden en het voor te rest te forceren met heersende meteorologische condities (uit metingen) en rivierafvoeren. Dit model rekent wel door hoe het water op verschillende dieptes door de getijgeulen stroomt, hoe deze zich vullen en hoe vanuit de geulen vervolgens de wadplaten onderlopen, of omgekeerd.

Beide methoden hebben hun voors en tegens. De kracht van TRIA is dat actuele getijgegevens van getijdenstations wordt gebruikt. Verder is het relatief eenvoudig en vergt het daardoor een stuk minder rekenkracht (en dus tijd) dan het GETM. Een makke van TRIA is dat het de verschillen tussen aan elkaar grenzende kombergingsgebieden verwaarloost. Het is namelijk zo dat een westelijk gelegen kombergingsgebied in een andere fase van de getijdecyclus kan zitten dan een ten oosten ervan gelegen gebied. Het GETM is een stuk realistischer, maar kan niet de meest actuele gegevens gebruiken. Beide methoden werden losgelaten op een willekeurig gekozen maand. Voor de diepere westelijke Waddenzee kwam de berekende droogvalduur aardig overeen maar voor het ondiepe oostelijke deel, waar veel meer droogvallende platen voorkomen, verschilde die tot wel 20%.

Het beste van beide werelden

Om de kracht van elk van beide benaderingen te benutten, creëerden  de onderzoekers HYBRID. Dit model gebruikt de TRIA-methode voor het berekenen van de wateropzet door de weersinvloeden. Voor dit fenomeen maken de interpolaties een snelle en realistische schatting, stellen de onderzoekers. Wel erkennen ze dat wind en waterstroming niet onafhankelijk zijn en dat het hybride model in die zin een simplificatie van de werkelijkheid is. Voor het beschrijven van de waterverplaatsing door de geulenstelsels als gevolg van de goed voorspelbare getijdenbeweging maakt HYBRID gebruik van de GETM. Tezamen levert dit een snellere en toch betrouwbare methode op, wat onder meer bleek bij het doorrekenen van het droogvallen van het Balgzand, een groot platengebied in de westelijke Waddenzee. De wetenschappers hebben tenslotte aannemelijk gemaakt dat het plaatsen van extra getijdestations de nauwkeurigheid van de droogvalduurberekeningen aanzienlijk zal verhogen. Hiervoor hebben ze de locaties van de meetstations strategisch gekozen. Aan de plaatsing van extra stations hangt echter een flink prijskaartje.

 

llustraties

Klik op de afbeelding voor een vergroting inclusief toelichting.

 

 

Bronnen

Nauw, J., C.J.M. Philippart, M. Duran-Matute en T. Gerkema (in press). Estimates of exposure times in the Wadden Sea: A comparison. Journal of Sea Research, 2017, http://dx.doi.org/10.1016/j.seares.2017.03.015.

Rappoldt, C., en B.J. Ens (2013.) Het effect van bodemdaling op overwinterende scholeksters in de Waddenzee; een modelstudie met Webtics.  EcoCurves rapport 17, EcoCurves,Haren.  Sovon-rapport 2013/19, Sovon Vogelonderzoek Nederland, Nijmegen.  88 blz.



 



Artikel WadWeten

Het wekelijkse artikel WadWeten verschijnt in de digitale nieuwsbrief en op de websites van de Waddenvereniging en Waddenacademie. In deze serie artikelen wordt het waddengebied beschreven vanuit verschillende onderzoeksdisciplines, zoals de biologie, de geologie en de cultuurhistorie. Een wetenschappelijke benadering in heldere taal. De berichten worden beurtelings geschreven door wetenschappers van Ecomare, de Waddenacademie en de Waddenvereniging.

In 2010 werden een aantal WadWeten artikelen gebundeld in het boekje Waddenwijsheid (ISBN 9789087410230). Begin 2015 kwam er een vervolg: Meer Waddenwijsheid. Het rijk geïllustreerde boek geeft antwoorden op vragen als: welke beestjes krioelen er in het zand, welke wadvogels werden gegeten in de terpentijd, hoe oud wordt een zwaardschede, welke stormen zijn gevaarlijk voor de Wadden. Dit prachtige boek boordevol Waddenkennis is verkrijgbaar bij de boekhandel voor € 12,90 (ISBN 9789087410322).

Ecomare Waddenacademie Waddenvereniging