Impact van de klimaatverandering op stedelijke overstromingen

Céline Van Havere
De klimaatverandering is niet meer te ontkennen. Onze zomermaanden worden gekenmerkt door langere periodes van droogte gevolgd door neerslagperiodes met verhoogde neerslagintensiteiten. De concrete impact hiervan op overstromingen in de stad Antwerpen werd in deze thesis onderzocht. Aangetoond is dat meer en grotere overstromingen tegen het jaar 2100 te verwachten zijn.

Antwerpen, veroordeeld door de klimaatverandering?

Anno 2018 is het niet meer te ontkennen dat het klimaat veranderingen ondergaat. De aanhoudende droogte tijdens de zomermaanden doet vele steden en gemeenten kreunen onder de hitte en het tekort aan water. De onweersbuien die volgen op dergelijke droge periodes voelen vaak aan als een welgekomen verkoeling maar brengen helaas soms nog meer problemen: overstromingen.

Onder invloed van de klimaatverandering zullen in de toekomst dergelijke lange periodes van droogte in de zomermaanden geen uitzondering meer zijn. Deze droge periodes zullen bovendien afgewisseld worden met neerslagperiodes met verhoogde neerslagintensiteiten. Die zomeronweders zijn problematisch voor steden: ze moeten leren omgaan met meer en grotere wateroverlast.
Naast de wateroverlast staan steden nog voor een tweede uitdaging. De vele verharding in stedelijke context zorgt voor opslag van warmte en doet de temperatuur nog extra toenemen bovenop de temperatuurtoename door de klimaatverandering. Dit hitte eiland effect heeft opnieuw als gevolg dat er verhoogde neerslagintensiteiten te verwachten zijn. Ten gevolge van deze fenomenen gaat de leefbaarheid in de stad achteruit en kennen steden een aantal grote uitdagingen om de gevolgen van klimaatverandering te beperken.

Om de impact van de klimaatverandering na te gaan op stedelijke overstromingen is een studie uitgevoerd die specifiek voor de stad Antwerpen focust op de problematiek van toenemende wateroverlast ten gevolge van de zomeronweders. Concreet is voor het westelijk deel van de binnenstad nagegaan welke gebieden vandaag al kwetsbaar zijn voor wateroverlast en welke gebieden het in de toekomst tegen 2100 nog zwaarder te verduren krijgen.

imageimage

Hoe het klimaat er in 2100 zal uitzien is afhankelijk van onder andere de broeikasgassen in de atmosfeer. Omwille van de grote onzekerheid op de toekomstige uitstoot aan broeikasgassen is gewerkt met zogenaamde klimaatscenario’s. Het huidige klimaat is enerzijds vergeleken met een Business As Usual (BAU) scenario inzake uitstoot van broeikasgassen. Dit scenario beschouwt neerslaggebeurtenissen met erg hoge piekintensiteiten en wordt daarom hoog zomer scenario genoemd. Anderzijds is een eerder gemiddeld scenario beschouwd met gemiddelde piekafvoeren, het midden scenario. Beide scenario’s hebben een gelijke kans op voorkomen. 
De studie maakte enerzijds gebruik van de neerslaggegevens te Ukkel, die typisch als referentie worden gebruikt voor ons land, en anderzijds de neerslagmetingen voor het studiegebied van de stad Antwerpen zelf. Simulaties van deze neerslagdata in een hydraulisch model van het rioleringsnetwerk van de stad Antwerpen lieten toe inzicht te krijgen in de kwetsbaarheid voor overstromingen. Overstromingen vanuit de Schelde zijn in de studie niet in beschouwing genomen. 

Door middel van drie verschillende visualisatiemethodes is de impact van de klimaatverandering geanalyseerd. Eerst is nagegaan wat de verandering is in de voorkomingsfrequentie van de neerslaggebeurtenissen waarvoor overstroming optreedt in het rioleringsnetwerk van de stad. De resultaten tonen dat voor het midden scenario deze voorkomingsfrequentie met een factor 4 tot 5 toeneemt. Een kritische neerslaggebeurtenis zal met andere woorden in dit scenario 4 tot 5 keer sneller voorkomen. In het hoog zomer scenario loopt deze factor op tot 10. Een kritische neerslaggebeurtenis die overstroming veroorzaakt kan tegen 2100 dus tot 10 keer zo vaak voorkomen dan vandaag het geval is. Deze resultaten zijn daarna vertaald naar overstromingskaarten die gedetailleerd de precieze overstromingslocaties in kaart brengen. De kaarten geven aan dat er vandaag al drie gebieden zijn die bij hevige zomeronweders te kampen krijgen met wateroverlast: een gebied aan de Brederodewijk in Antwerpen-Zuid, een gebied in de buurt van het Eilandje ter hoogte van Park Spoor Noord in Antwerpen-Noord en een gebied naast het stadspark. Bij het midden scenario tegen 2100 zal de grootte van deze overstromingsgebieden niet zozeer veranderen maar zal de stad wel te maken krijgen met hogere waterstanden. In vergelijking met het huidige klimaat zal een neerslaggebeurtenis met dezelfde voorkomingsfrequentie zorgen voor een toename van de waterstanden met een 20tal cm. 
Bij het hoog zomer scenario zullen de huidige kwetsbare gebieden zich verder uitspreiden doorheen de stad. Voor hevige onweersbuien die zich gemiddeld maar 1 keer om de 25 tot 100 jaar voordoen zal zelfs het hele gebied kwetsbaar worden voor wateroverlast. In vergelijking met het huidige klimaat zal er een globale toename zijn van de waterdieptes van bijna een halve meter met plaatselijk waterstanden tot zelfs 1 m.

imageimage
Naast de verandering in kwetsbare gebieden is nagegaan hoe het klimaat van Antwerpen verschilt tegenover de rest van Vlaanderen. Meer bepaald is nagegaan wat de invloed is van het hitte eiland effect op de wateroverlast in de stad.
Vergelijking van de neerslagdata van Ukkel en Antwerpen liet toe te besluiten dat een neerslaggebeurtenis die gemiddeld gezien in Vlaanderen om de 20 jaar voorkomt in de stad Antwerpen gemiddeld gezien ongeveer om de 5 jaar voorkomt. Het hitte eiland effect heeft dus als gevolg dat kritische neerslaggebeurtenissen sneller zullen voorkomen. De overstromingsresultaten geven aan dat de bijkomende wateroverlast als gevolg daarvan kan oplopen tot 20 tot 30 cm verhoging van de waterdieptes. Ook de uitgestrektheid van de overstromingsgebieden zal, onder invloed van uitzonderlijke neerslaggebeurtenissen en zeker in het hoog zomer scenario, toenemen tegenover een situatie zonder het hitte eiland effect.

imageimage
De invloed van de klimaatverandering is vandaag al aanwezig en zal zich de komende jaren enkel nog sterker laten voelen. Beleidsmakers staan een grote uitdaging te wachten om duurzame beslissingen en maatregelen te nemen die onder elk klimaatscenario bescherming bieden. De maatregelen zijn immers nodig om de stad, haar inwoners en haar erfgoed te beschermen. De toekomst zal moeten uitwijzen naar welk klimaatscenario uiteindelijk geëvolueerd wordt.

Bibliografie

Bibliografie

[1] Willems, P., De Niel, J., Tabari, H., (2015), Modellering en beleidsaanbevelingen ten aanzien van neerslag in Antwerpen, KULeuven voor stad Antwerpen, september 2015, 153 p.

[2] Brandweer Antwerpen, Foto’s van wateroverlast, Interne communicatie, KULeuven.

[3] Coördinatiecomissie Integraal Waterbeleid, (2012), Code van goede praktijk voor het ontwerp, de aanleg en het onderhoud van rioleringssystemen - Deel 5: Ontwerpneerslag, p.18, [http://www.integraalwaterbeleid.be/nl/publicaties/code-goede-praktijk-r… op 3/11/2017].

[4] Willems, P., (2016), Cursus Sanitaire Bouwwerken - Maatgevende neerslag,Presentatie Sanitaire Bouwwerken, KULeuven.

[5] IPCC, (2014), Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)], IPCC, Geneva, Switzerland, 151 p.

[6] van Vuuren, D.P., Edmonds, J., Kainuma, M., Riahi, K., Thomson, A., Hibbard, K., Hurtt, G.C., Kram, T., Krey, V., Lamarque, J.-F., Masui, T., Meinshausen, M., Nakicenovic, N., Smith, S.J., Rose, S.K., (2011), The Representative Concentration Pathways: an overview, Climatic Change 109 (2011) p.5-31.

[7] Tabari, H., Taye, M.T., Willems, P., (2015), Water availibility change in central Belgium for the late 21st century, Global and Planetary Change 131 (2015) p.115-123, Elsevier Journal.

[8] IPCC, (2013), What is a GCM?,[http://www.ipcc-data.org/guidelines/pages/gcm_guide.html, geraadpleegd op 11/10/2017].

[9] Tetra Tech ARD, (2014), A review of downscalling methods for climate change projections, Tetra Tech ARD for United States Agency for International Development, september 2014, 42 p., [http://www.ciesin.org/documents/Downscaling_CLEARED_000.pdf, geraadpleegd op 11/10/2017].

[10] Brouwers, J., Peeters, B., Van Steertegem, M., van Lipzig, N., Wouters, H., Beullens, J., Demuzere, M., Willems, P., De Ridder, K., Maiheu, B., De Troch, R., Termonia, P., Vansteenkiste, Th., Craninx, M., Maetens, W., Defloor, W., Cauwenberghs, K.,(2015), MIRA Klimaatrapport 2015, over waargenomen en toekomstige klimaatveranderingen, Vlaamse Milieumaatschappij i.s.m. KULeuven, VITO en KMI., Aalst, Belgium, 147 p.

[11] Willems, P., Impact van klimaatverandering op Antwerpen, Waterproef - Naar een klimaatbestendig Antwerpen, Presentatie, KULeuven.

[12] Poelmans, L., (2011), The relative impact of climate change and urban expansion on river flows: a case study in central Belgium, PhD Thesis, KULeuven.

[13] Willems, P., (2016), Cursus Sanitaire Bouwwerken - Inleiding, Presentatie Sanitaire Bouwwerken, KUleuven.

[14] Vlaamse Overheid, Witboek Beleidsplan Ruimte Vlaanderen,[https://www.vlaanderen.be/nl/bouwen-wonen-en-energie/bouwen-enverbouwen…, geraadpleegd op 28/5/2018].

[15] Stad Gent, (2018), Kwetsbaarheidsanalyse bij wateroverlast in Gent: impact, risico’s en remediërende maatregelen, Rapport Arcadis, UGent en KULeuven in opdracht van stad Gent, Persoonlijke communicatie via promotor.

[16] Kaspersen, P.S., Ravn„ N.H. Arnbjerg-Nielsen, K., Madsen, H., Drews, M.,(2017), Comparison of the impacts of urban development and climate change on exposing European cities to pluvial flooding, Published by Copernicus Publications on behalf of the European Geosciences Union.

[17] Hunt, A., Watkiss, P., (2011), Climate change impacts and adaptation in cities: a review of the literature, Climatic Change 104 (2011) p.13-49.

[18] Schreider, S.YU., Smith, D.I., Jakeman, J., (2000), Climate Change impacts on urban flooding, Climatic Change 47 p.91-115.

[19] IPCC, (2013), About stochastic weather generators, [http://www.ipcc-data.org/guidelines/pages/weather_generators.html, geraadpleegd op 31/1/2018].

[20] eWater, (2013), IHACRES, [https://toolkit.ewater.org.au/Tools/IHACRES, geraadpleegd op 31/1/2018].

[21] London Climate Change Partnerschip, (2002), A Climate Change Impacts in London - Evaluation Study, UK Climate Impacts Programme (UKCIP), p.293.

[22] Du eld, C., Clerk, T., Firth, J., (2010), Rising to the Challenge - The City of London Climate Change Adaptation Strategy, First Published May 2007, Revised and Updated January 2010.

[23] WSP, (2017), City of London - Strategic Flood Risk Assessment, City of London Corporation.

[24] Willems, P., De Cruz, L., Delobbe, L., Reyniers, M., Van Ootegem, L., Mahy, G., Li, X., Muñoz Lopez, C., Murla Tuyls, D., Wang, L-P., Ntegeka, V., Wolfs, V., Foresti, L., Lebeau, J., Marechal, J., Bogaert, J., Van Herck, K., Creten, T., Van Balen, K. (2017), PLURISK - Forecasting and management of extreme rainfall induced risks in the urban environment, Belgian Science Policy 2017 (Research Programme Science for a Sustainable Development), 110 p.

[25] ESRI, (2016), What is Lidar data?, [http://desktop.arcgis.com/en/arcmap/10.3/manage-data/las-dataset/what-i…, geraadpleegd op 31/1/2018].

[26] Van Ackere, S., Glas, H., Vandenbulcke, A., Stal, C., Decock, M., Deruyter, G., De Wulf, A., De Maeyer, P., (2016), 4D Coastal Flood Analysis and Visualisation for Urban Areas, UGent.

[27] Van Ackere, S., Glas, H., Deruyter, G., De Wulf, A., De Maeyer, P., (2016), Development of a 3D dynamic flood WebGIS visualisation tool, UGent.

[28] Stad Antwerpen, (2017), Stad in Cijfers: Dashboard,[https://stadincijfers.antwerpen.be/dashboard/, geraadpleegd op 20/12/2017].

[29] KMI, (2017), Klimaatstatistieken van de Belgische gemeenten - Toelichting,[http://www.meteo.be/resources/climateCity/pdf/climateCity_info_nl.pdf, geraadpleegd op 21/12/2017].

[30] KMI, (2017), Klimaatstatistieken van de Belgische gemeenten, Antwerpen,[http://www.meteo.be/resources/climateCity/pdf/climate_INS11002_ANTWERPE…, geraadpleegd op 21/12/2017].

[31] De Niel, J., Composietbuien van Antwerpen, KULeuven, Interne communicatie.

[32] Belga/RR, (2016), Zware wateroverlast in Antwerpen en West-Vlaanderen, [http://www.knack.be/nieuws/belgie/zware-wateroverlast-in-antwerpen-en-w…, geraadpleegd op 3/11/2017].

[33] Huirne, J., (2016), Noodweer bracht regen voor anderhalve maand, [https://nieuws.meteovista.be/31-05-2016-noodweer-bracht-regen-voor-een-…, geraadpleegd op 3/11/2017].

[34] Deboosere, F., (2016), Nieuws 2016, [https://www.frankdeboosere.be/nieuws/news2016/news2016.php, geraadpleegd op 23/12/2017].

[35] Deboosere, F., (2016), Nieuws 2014, [https://www.frankdeboosere.be/nieuws/news2014/news2014.php, geraadpleegd op 24/12/2017].

[36] Brandweer Antwerpen, Meldingen van wateroverlast, Excel files, Interne communicatie, KULeuven.

[37] VRT, (2012), Slecht weer veroorzaakt wateroverlast en ongevallen op de weg,[http://deredactie.be/cm/vrtnieuws/videozone/nieuws/binnenland/1.1753675, geraadpleegd op 23/12/2017].

[38] Rio-Link, (2018), Antwerpen Overkoepelend deel, Rio-Link, Antwerpen, Persoonlijke communicatie, Intern document Rio-Link.

[39] Innovyze, (2013), Flood Cone Calculations, [http://blog.innovyze.com/wp-content/uploads/2013/02/Flood_cone_calculat…, geraadpleegd op 14/12/2017].

[40] Wolfs, V., (2017), Intro InfoWorks software, Presentatie, KULeuven.

[41] Iniguez, A., Wolfs, V., Willems, P., (2018), Technical note: Urban drainage modelling City of Antwerp - InfoWorks ICM model set up, Technisch document, KULeuven.

[42] Bertels, D., Janssen, L., (2018), Duurzame maatregelen tegen wateroverlast in stedelijke omgeving, Masterthesis, KULeuven.

[43] Willems, P., Van Uytven, E., (2016), Climate Perturbation Tool - Manual, KULeuven.

[44] Ntegeka, V., Baguis, P., Roulin, E., Willems, P., (2013), Developing tailored climate change scenarios for hydrological impact assessments, Journal of Hydrology 508 (2014) p.307-321, Elsevier Journal.

[45] Berlamont, J., (2004), Rioleringen, Acco Uitgeverij Leuven, p.434.

[46] Willems, P., (2013), Waterloopmodellering, Acco Uitgeverij Leuven, p.272.

[47] Gonzalez Iniguez, A.A, (2017), Figuur - Thiessen polygoon methode toegepast op Antwerpen, KULeuven, Interne Communicatie.

[48] Coördinatiecomissie Integraal Waterbeleid, (2012), Code van goede praktijk voor het ontwerp, de aanleg en het onderhoud van rioleringssystemen, p.56, [http://www.integraalwaterbeleid.be/nl/publicaties/code-goede-praktijk-r… op 13/12/2017].

[49] Shapiro, M., Westervelt, J., (1992), R.MapCalc - An Algebra for GIS and Image Processing, U.S. Army Construction Engineering Research Laboratory, Illinois, USA.

[50] Shook, K., Armstrong, R., Sharomi, O., Spiteri, R., Pomeroy, J., (2014), The WDPM User’s Guide.

[51] Ntegeka, V., (2017), Flood Mapping report methodology,Interne nota,p.3, dd.1/12/2017.

[52] ICTS KULeuven, (2018), FTP, [https://admin.kuleuven.be/icts/services/ftp, geraadpleegd 9/5/2018].

[53] Wix.com, Inc, (2006-2018), Alles begint met een geweldige website, [https://nl.wix.com/, geraadpleegd 9/5/2018].

Universiteit of Hogeschool
Master of science in de ingenieurswetenschappen: Bouwkunde, optie Civiele techniek
Publicatiejaar
2018
Promotor(en)
Prof. dr. ir. Patrick Willems
Kernwoorden
Share this on: