De (verstoring van de) waterkringloop

Het water op aarde is voortdurend in beweging. Dit geldt vooral voor het vloeibare water en het water in de atmosfeer, die onderdeel zijn van een kringloop: de hydrologische cyclus.

Deze waterkringloop ontstaat doordat de zon de aarde opwarmt (zie figuur hieronder). Het zonlicht zorgt dat het zeewater warm wordt. Met de extra energie verdampt het oceaanwater dat in de atmosfeer boven de oceaan terechtkomt. Een gedeelte van dat water zal boven de oceaan wolken vormen en uitregenen. Maar boven de oceaan is de verdamping gemiddeld groter dan de neerslag. Het verschil is het vocht dat via de atmosferische circulatie (de weerpatronen) boven land terechtkomt.

Schematische weergave van de hydrologische cyclus. De volumes water staan weergeven in km3 (47 × 103 staat gelijk aan 47.000 km3) en in de waterhoogte (in cm) die je zou krijgen als je dat volume gelijkmatig zou verdelen over het oceaanoppervlak of over het aardoppervlak. De gebruikte getallen zijn behoorlijk onzeker en kunnen per onderzoek tot wel 20 procent verschillen. (Naar Shiklomanov 1993.) © Stichting BWM

De aanvoer van vocht zorgt op het land voor een extra vochtige atmosfeer. Onder invloed van stijgende en/of afkoelende lucht zullen daaruit wolken worden gevormd, die boven land regen of sneeuw geven. De zon schijnt natuurlijk ook op het land en ook daar verdampt dus water, maar boven land is de neerslag – regen, hagel en sneeuw samen – gemiddeld groter dan de verdamping. Het verschil wordt via rivieren en grondwater afgevoerd naar de oceanen. Dit maakt de cirkel rond. Overigens zijn er vele wegen waarlangs een regendruppel uiteindelijk in de zee of de oceaan terechtkomt en hoe lang zo’n druppel er over doet, hangt hier sterk van af.

Nu is de afvoer vanuit het land naar de oceaan niet elk jaar en voor elke plaats op aarde precies gelijk aan de aanvoer van vocht van de oceaan naar het land. Als de afvoer kleiner is dan de aanvoer neemt de hoeveelheid water op het land toe, door meer waterberging in grondwater, meren, sneeuw, ijs en bodems. Of andersom, als de afvoer groter is dan de aanvoer neemt de watervoorraad op het land af en wordt het land droger. Als we de hydrologische cyclus over vele jaren over de hele aarde uitmiddelen, moet de afvoer van het land via rivieren en grondwater gelijk zijn aan de aanvoer vanaf de oceaan via de atmosfeer. Door klimaatverandering en door het watergebruik van de mens raakt de waterkringloop echter uit balans. Daardoor kunnen zowel de stromingen als de berging op het land veranderen.

Overzicht van de waterkringloop op land. In de winter is er veelal meer neerslag dan verdamping, waardoor sneeuw-, grondwater- en bodemvochtvoorraden en rivierafvoeren groot zijn. In de zomer is er meer verdamping dan neerslag en nemen watervoorraden en afvoeren af. In begroeide gebieden levert transpiratie verreweg de grootste bijdrage aan de totale verdamping. © Stichting BWM

Verstoring van de waterkringloop

Sinds het begin van de twintigste eeuw heeft de mens een steeds grotere invloed op de waterkringloop. Ten eerste zijn er maar weinig rivieren in de wereld die vrij naar zee stromen zonder belemmerd te worden door stuwdammen en stuwmeren. Redenen om stuwmeren te creëren zijn het vasthouden van water tijdens droogte, het afwenden van overstromingsgevaar en het opwekken van energie. Ook worden in rivieren soms kleine dammen gebouwd om het waterpeil constant te houden voor de scheepvaart.

Naar schatting zijn er wereldwijd meer dan vijftigduizend dammen hoger dan vijftien meter aangelegd; nog maar een kwart van de rivieren bereikt de oceaan zonder een dam tegen te komen. Dammen veranderen het afvoerregime en dat kan nadelige effecten hebben op zoetwatervissen, bijvoorbeeld omdat hun voortplantingsritme is aangepast aan een natuurlijk verloop van hoog en laag water in de rivier. Een dam verstoort dat verloop en dus hun voortplanting.

Een andere grote inbreuk op de waterkringloop is de onttrekking van rivierwater en grondwater. Verreweg het grootste gedeelte daarvan – ongeveer twee derde – wordt gebruikt in de landbouw, de rest door industrie en huishoudens. De hoeveelheid water die de mens onttrekt is sinds het begin van de twintigste eeuw bijna verviervoudigd en bedraagt nu zo’n 10 procent van de wereldwijde rivierafvoer. Dat lijkt misschien niet veel, maar die onttrekking vindt vooral in drogere gebieden plaats. Dit leidt op sommige plaatsen tot zeer lage rivierafvoeren, zodanig zelfs dat rivieren zoals de Murray-Darling in Australië en Coloradorivier in de Verenigde Staten in droge jaren de oceaan niet halen. In Nederland zien we dit op kleinere schaal gebeuren in droge perioden, met name op de zandgronden. Sommige boeren onttrekken water om hun gewassen van water te voorzien. Sloten en beken kunnen daardoor droogvallen. Daarom verbieden waterschappen die onttrekkingen vaak tijdens droge perioden.

Doordat er steeds vaker een tekort aan rivierwater is door de onttrekkingen, is de mens steeds meer grondwater gaan gebruiken. Dat is in grote volumes aanwezig, zit veilig onder de grond en is daardoor een betrouwbare waterbron. Door klimaatverandering en de langere periodes van droogte is het gebruik van grondwater verder toegenomen. Dat heeft op vele plekken van de wereld, onder andere in Californië, Iran, Noord-India en Pakistan, geleid tot dalende grondwaterspiegels en uitputting van grondwatervoorraden. Bewoners van die landen moeten steeds diepere putten maken om grondwater te kunnen oppompen en moeten steeds hogere kosten maken. Andere nadelige effecten van grondwateruitputting zijn de verzilting van het grondwater, het droogvallen van rivieren, beken en natte natuurgebieden en het optreden van bodemdaling.

In Nederland is nog geen sprake van chronische grondwateruitputting zoals in de genoemde gebieden. Maar gedurende droogteperioden zoals die in 2018, 2019 en 2022 hadden we wel te maken met tijdelijke maar langdurige lage grondwaterstanden, wat versterkt werd door het oppompen van grondwater door drinkwaterbedrijven en de landbouw. Zo’n tijdelijke daling van de grondwaterstand kan wel leiden tot grote schade aan natuurgebieden en aan de fundamenten van huizen. Daarbij is Nederland in de loop van de tijd gevoeliger geworden voor droogte. We hebben het land sterk ontwaterd door sloten te graven zodat de boeren in het voorjaar snel het land op kunnen. Dat zorgt er nu voor dat regen in de winter vliegensvlug wordt afgevoerd naar zee en niet ten goede komt aan het grondwater. Daardoor is er minder grondwater beschikbaar in droge tijden.

Dit is een ingekort artikel uit ons boek ‘Gezond water. Niet vanzelfsprekend’. Meer lezen over water? Regelmatig verschijnen er nieuwe artikelen op onze website. Bekijk ook het dossier Waterlandbouw en het dossier Afvalwater.