GC5: Drought in the Anthropocene

The Anthropocene

= time where humans have a lot of influence on all parts of the systems

→ Starts with the Extractivism

Socio-hydrologische interacties

= Beleid moet de wisselwerking tussen mens en water meenemen om maladaptatie (verkeerde aanpassingen die het probleem op termijn verergeren) en conflicten tussen boven- en benedenstroomse gebieden (upstream-downstream conflicts) te voorkomen

Drivers of drought

= Klimaatverandering, verandering in landgebruik en ingrepen in rivieren bepalen hoe vaak en hoe ernstig droogte optreedt.

Planetary boundaries

= 9 biophysical system and processes that regulate the functioning of life support systems on Earth and ultimately the stability and resilience of the earth system

Drought Propagation

= laat zien hoe droogte ontstaat en zich als een kettingreactie door de waterkringloop verplaatst

→ het begint in de atmosfeer en zakt met de tijd (zie de pijl rechts: Time / duration) steeds dieper door naar de bodem en het oppervlaktewater.

Volgorde:

• meteorological drought

• soil moisture drought

• hydrological drought

Meteorological drought

• Oorzaak / Drivers: Klimaatvariabiliteit (Climate Variability).

• Wat er gebeurt:

  • Te weinig neerslag (Precipitation deficiency in hoeveelheid, intensiteit of timing).

  • Hoge temperaturen, wind, lage luchtvochtigheid en veel zonneschijn. Dit leidt tot een sterk verhoogde verdamping (Increased evaporation and transpiration).

• Gevolg: Minder water infiltreert in de bodem en er stroomt minder water af naar de ondergrond.

= ontstaat door klimaatvariabiliteit en antropogene klimaatverandering (tekort aan neerslag)

Soil moisture drought

• Wat er gebeurt: Doordat neerslag uitblijft en verdamping hoog blijft, ontstaat een direct tekort aan water in de wortelzone van de bodem (Soil water deficiency).

• Gevolg: Planten ervaren waterstress, wat leidt tot verminderde biomassa en lagere oogstopbrengsten (Plant water stress, reduced biomass and yield). Dit is het moment waarop landbouw en vegetatie direct schade oplopen.

= ontstaat wanneer een neerslagtekort leidt tot uitdroging van de bodem
→ menselijk landgebruik en irrigatie beinvloeden deze fase direct

Hydrological drought

Wat er gebeurt (omcirkeld in rood): Als de bodem langdurig droog blijft, stopt ook de toevoer naar grondwaterlagen, beken en meren. Dit leidt tot:

• Reduced streamflow: Lagere rivier- en beekafvoeren.

• Inflow to reservoirs, lakes, and ponds: Dalende waterstanden in stuwmeren en meren.

• Reduced wetlands, wildlife habitat: Uitdrogen van moerassen en verlies van leefgebied voor wilde dieren.

= Ontstaat wanneer rivierafvoeren, meren en grondwaterstanden kritiek dalen. Menselijke ingrepen zoals dammenbouw (dam building) en wateronttrekking (water abstraction) verergeren of veroorzaken deze droogte rechtstreeks.

Drought is a systemic risk → WEFE-Nexus model

= waarin de waterkringloop centraal staat en doorsijpelt naar vier grote domeinen:

• Water Security (Waterzekerheid): Toegang tot schoon en voldoende (drink)water.

• Food Security (Voedselzekerheid): Mislukte oogsten en droogvallende velden.

• Ecosystem Resilience (Ecologische veerkracht): Afstervende natuur, verlies van biodiversiteit en verdrogende habitats.

• Energy Security (Energiezekerheid): Tekort aan koelwater voor elektriciteitscentrales of verminderde opwekking van waterkrachtenergie.

Kernpunten (links):

• Geen 'silo'-benadering: Droogterisico's mogen niet per sector afzonderlijk (siloed) worden beheerd. Geïntegreerd risicobeheer is noodzakelijk om tegenstrijdige maatregelen (trade-offs) en maladaptatie te vermijden.

• Cascaderende effecten: De impact van een lokale droogte werkt via ketenreacties wereldwijd door in internationale toeleveringsketens (supply chains), voedselvoorziening, volksgezondheid en economieën.

Drought disaster risk → ontstaat uit 4 hoofdcomponenten

1. Gevaar (Hazard): Fysische klimaatfactoren zoals hittegolven, neerslagtekorten en hoge verdamping, maar ook menselijke invloeden op de waterkringloop (zoals overmatige wateronttrekking).

2. Blootstelling (Exposure): Welke ecosystemen, steden, landbouwgebieden of economische sectoren bevinden zich in het droogtegevoelige gebied?

3. Kwetsbaarheid (Vulnerability): Hoe gevoelig is de samenleving of de natuur voor droogte, en in hoeverre is er sprake van een gebrek aan aanpassingsvermogen (adaptive capacity) of opvangcapaciteit (coping capacity)?

4. Grondoorzaken (Root causes): Sociaaleconomische en politieke structuren, keuzes en waarden die bepalen hoe een maatschappij haar landschappen en waterbronnen inricht.

Kernboodschap: Droogterisico is géén puur natuurverschijnsel, maar een uitkomst van klimaatvariabiliteit gecombineerd met maatschappelijke keuzes en kwetsbaarheden.

Drought monitoring and early warning have improved massively
→ because of:

• Technologische vooruitgang: Aardobservatie via satellieten (remote sensing), seizoensverwachtingen en AI maken het mogelijk om droogte in een heel vroeg stadium op te sporen.

• Drought Early Warning Systems (DEWS): Deze systemen stellen overheden en boeren in staat om te anticiperen (anticipatory action) en hun water- en voedselbeheer tijdig aan te passen.

• Het probleem ("The last mile gap"): Hoewel de techniek en data enorm zijn verbeterd, blijft het daadwerkelijke gebruik en de opvolging door lokale actoren achter (uptake by users lags behind).

• De oplossing: Gebruikersgerichte systemen (user-centred systems) opzetten via co-productie, het integreren van lokale kennis en waarschuwingen die direct gericht zijn op concrete impacts (bijv. "dit betekent een misoogst over 2 maanden").

Changing drought risk & healthy ecosystems

• De kern: Een gezond ecosysteem fungeert als een natuurlijke spons en buffer. Gezonde bodems met veel organische stof en gevarieerde vegetatie houden water veel langer vast in het landschap dan gedegradeerde of versteende bodems.

• Ecosystem restoration & Nature-based Solutions (NbS):

  • In plaats van uitsluitend te vertrouwen op technische ingrepen (zoals beton, dammen of buizen), richt modern rampenrisicobeheer (DRM: Disaster Risk Management) en klimaatadaptatie zich op natuurlijke oplossingen.

  • Voorbeelden: Het hermeanderen van beken, herstellen van wetlands, herbebossing en het stoppen met snelle waterafvoer via diepe landbouwgreppels. Hierdoor krijgt water de tijd om te infiltreren en het grondwater aan te vullen.

Drought also influences water quality

Vaak denken we bij droogte alleen aan kwantiteit (er is te weinig water), maar droogte veroorzaakt direct een acute waterkwaliteitscrisis via een kettingreactie:

• Lower flows increase concentrations (verdunningseffect valt weg):

  • Wanneer het debiet van rivieren en beken daalt (lower flows), verdwijnt het verdunnend vermogen van het water.

  • Dezelfde lozingen van rioolwater, industriële reststoffen en landbouwnutriënten komen nu in een veel kleiner volume water terecht, waardoor de concentraties van vervuilende stoffen en zout (salinity) sterk toenemen.

• Warmte (heat):

  • Ondiepe, langzaam stromende waterlichamen warmen door zonlicht en hoge omgevingstemperaturen veel sneller op.

• Algae blooms, cyanobacteria & oxygen depletion:

  • De combinatie van hoge temperaturen, veel zonlicht en hoge concentraties voedingsstoffen (stikstof en fosfor) creëert de ideale omstandigheden voor algenbloei en blauwalgen (cyanobacteria).

  • Wanneer deze algen vervolgens afsterven, worden ze afgebroken door bacteriën. Dit biologische afbraakproces verbruikt massaal zuurstof, wat leidt tot acute zuurstofloosheid (oxygen depletion / hypoxie).

• Gevolgen:

  • Aquatic health: Massale vissterfte, instorten van macrofaunapopulaties en verlies van waterbiodiversiteit.

  • Limit use: Het water wordt onbruikbaar of gevaarlijk voor menselijke functies (drinkwaterinname moet worden stilgelegd, vee kan er niet van drinken, zwemwater wordt gesloten en gewassen mogen niet worden beregend vanwege toxines).

Water system justice model (Ends and Means)

De doelen (Ends):

• Binnen veilige en rechtvaardige grenzen: Blijft het watergebruik binnen de planetaire grenzen (safe and just boundaries)?

• Minimale behoefte: Wordt er voldaan aan de basiseisen voor drinkwater en sanitaire voorzieningen voor iedereen?

De vier dimensies van rechtvaardigheid (de cirkels rechts):

1. Interspecies, intergenerational & intragenerational justice: Wie heeft er recht op water? Niet alleen menselijke groepen nu (arm vs. rijk), maar ook toekomstige generaties én niet-menselijke soorten (ecosystemen).

2. Procedural justice (Procedurele rechtvaardigheid): Wie mag er meebeslissen en heeft toegang tot besluitvorming en de rechter?

3. Substantive justice (Inhoudelijke rechtvaardigheid): Hoe worden de waterbronnen, de risico's en de verantwoordelijkheden eerlijk verdeeld? Wie betaalt de schade als het misgaat?

4. Recognition & epistemic justice (Erkenning en kennisrechtvaardigheid): Welke kennis en perspectieven worden gehoord? Worden traditionele of inheemse kennisvormen meegenomen, of telt alleen westerse technocratische wetenschap?

“The last mile gap”

= Hoewel de techniek en data enorm zijn verbeterd, blijft het daadwerkelijke gebruik en de opvolging door lokale actoren achter (uptake by users lags behind).