project

PROBE-3: een innovatief model voor vegetatieontwikkeling, grondwateraanvulling en nitraatuitspoeling onder een veranderend klimaat

Expert(s):
prof.dr.ir. Flip Witte, dr. Yuki Fujita, dr.ir. Ruud Bartholomeus, Bernard Voortman MSc, dr. Edu Dorland

  • Startdatum
    01 jan 2015
  • Einddatum
    31 mrt 2016
  • Opdrachtgever
    BTO-Directeurenoverleg
  • samenwerkingspartner(s)
    WU Environmental Sciences en de waterbedrijven.

Klimaatverandering zal, zo laat het zich aanzien, grote gevolgen hebben voor grondwateronafhankelijke vegetaties, omdat juist deze voor wat betreft hun watervoorziening geheel zijn aangewezen op de atmosfeer. In de afgelopen jaren is er door KWR, vaak in opdracht van de bedrijfstak, volop onderzoek gedaan naar het systeem van bodem, water en vegetatie, en hoe dit systeem reageert op veranderingen in het klimaat. Binnen dit onderzoek zijn twee thema’s te onderscheiden: (1) effecten van de waterhuishouding op de vegetatie, (2) effecten van de vegetatie op de verdamping en grondwateraanvulling. Via deze twee thema’s ligt er nu een aantal bouwstenen als het ware voor het oprapen om met elkaar verbonden te worden zodat een dynamisch model ontstaat waarmee kan worden berekend hoe de hoeveelheid organische stof in de loop der tijd verandert door natuurlijke successie en door klimaatverandering.

Doel van het project is de ontwikkeling van een successiemodel voor de simulatie van de vegetatieontwikkeling en de hoeveelheid en nitraatconcentratie van de grondwateraanvulling op grondwateronafhankelijke bodems.

Een model voor de dynamische ontwikkeling van het bodem-water-vegetatie-systeem onder invloed van stikstofaanvoer en klimaat is om meerdere redenen van belang voor de waterbedrijven. Met een dergelijk model is het namelijk mogelijk voor verschillende scenario’s:

  1. De haalbaarheid van natuurdoelen op hogere zandgronden en de duinen te toetsen.
  2. Veranderingen in de grondwateraanvulling te begrijpen en voorspellen (o.a. relevant in discussies over achtergrondverlaging).
  3. Nitraatconcentraties in het bovenste grondwater te begrijpen en voorspellen.

PROBE als basis

In dit project ontwikkelen we een versie van het ecohydrologische model PROBE voor grondwateronafhankelijke systemen waarmee de opbouw en afbraak van organische stof, de vegetatieontwikkeling en de beschikbaarheid van water en nutriënten in de bodem dynamisch kunnen worden berekend. Omdat de ontwikkeling van zo’n dynamisch model verre van eenvoudig is, ontwikkelen we het alleen voor grondwateronafhankelijke profielen, waar de meeste intrekgebieden van grondwaterwinningen onder vallen.

Omdat de waterbedrijven grote belangen hebben bij het beheer van grote strategische voorraden zoet grondwater, passen we het model toe in de intrekgebieden van hun grondwaterputten (stuwwallen, duinen, Zuid-Limburg). Het model zullen we voeden met historische gegevens over atmosferische stikstofdepositie en, voor Zuid-Limburg, mestgiften. Toetsing gebeurt aan de hand van nitraatconcentraties in het bovenste grondwater en, indien beschikbaar, het bodemvocht onder de wortelzone. In natuurgebieden toetsen we het model tevens aan bekende vegetatiesuccessie en accumulatie van organische stof.

De met PROBE gesimuleerde ontwikkeling van de hoeveelheid biomassa en de nitraatuitspoeling gedurende 30 jaar ecosysteemsuccessie. De successie begint met kaal duinzand; onderscheid is gemaakt tussen een hoge en een lage atmosferische stikstofdepositie.

De met PROBE gesimuleerde ontwikkeling van de hoeveelheid biomassa en de nitraatuitspoeling gedurende 30 jaar ecosysteemsuccessie. De successie begint met kaal duinzand; onderscheid is gemaakt tussen een hoge en een lage atmosferische stikstofdepositie.

Dynamisch successiemodel

Het project resulteert in de volgende opbrengsten:

  1. Een dynamisch successiemodel voor vegetatieontwikkeling en grondwateraanvulling op grondwateronafhankelijke bodems.
  2. Analyse van historische reeksen voor een aantal locaties en validatie van simulatieresultaten (nitraatconcentratie, vegetatie).
  3. Modelresultaten van twee scenario’s die verschillen in klimaat en atmosferische stikstofdepositie.
  4. Rapport en publicatie in een vakblad.

Om budgettaire redenen beperken we ons tot de ontwikkeling van een ééndimensionaal procesmodel dat toepasbaar is op het niveau van individuele plots met een korte vegetatie. Reprofuncties voor PROBE-3 om vlakdekkend te rekenen en een module voor bossen en struwelen, behoren nadrukkelijk niet tot de opdracht.