In grote delen van Europa is het warm en droog: Europa bakt en braad. Ook in Nederland ligt het huidige neerslagtekort ver boven het gemiddelde en gaat het tekort richting de tekorten van het record droogte jaar 2018. Het gebrek aan neerslag heeft niet alleen een effect op onze rivieren, meren en sloten maar ook op ons grondwater. Door de droogte zijn grondwaterstanden met name in het oosten, zuiden en westen lokaal laag tot zeer laag. Afhankelijk van de locatie betekend dit dat grondwater 20cm, 40cm, een meter of meer lager is dan normaal. Dit betekend niet dat ons grondwater zomaar op raakt. De dikte van de watervoerende pakketten, daar waar het grondwater onder onze voeten zich bevindt, is vele malen dikker dan de daling in grondwater standen die we meten bij een droogte. Maar toch kan een verlaging van grondwater standen grote gevolgen hebben voor mens en natuur.

Het zit zo: het ondiepe grondwater -die bovenste meter- is heel belangrijk. Veel functies die dit ondiepe grondwater vervult kunnen niet zomaar overgenomen worden door dieper grondwater of ander water.

De natuur is het eerste slachtoffer van zakkende grondwaterstanden. Ondiepe grondwaterstanden dragen bij aan het op peil houden van een vochtige bodem. Veel vegetatie in kwetsbare natuurgebieden is afhankelijk van grondwater en een dalende grondwaterstand zorgt voor een vochttekort bij planten. Zeker als de grondwaterstand zich niet, of niet voldoende, kan herstellen en dit kan zorgen voor een verandering in vegetatiesamenstelling of het verdwijnen van bepaalde soorten.

Ook voor de landbouw zijn ondiepe grondwater standen belangrijk. Een lagere grondwaterstand betekend een drogere bodem en dus minder gewasopbrengst of meer moeten beregenen.

Daarnaast worden rivieren, meren en sloten minder gevoed. Normaal gesproken staan grondwater en oppervlaktewater -dit zijn de rivieren, meren en sloten- met elkaar in verbinding en wordt het grootste gedeelte van ons grondwater gedraineerd door het op peil houden van de waterpeilen van ons oppervlaktewater. In een periode van droogte is het meeste oppervlaktewater afkomstig van grondwater. Maar als het grondwaterpeil zakt, zoals tijdens een droogte, valt ook deze bron van water weg en komen rivieren, meren en sloten nog sneller in de problemen. We zien nu al dat de hoeveelheid water wat door de Rijn stroom bijvoorbeeld veel lager is dan normaal, maar nog niet zo laag als in de zomer van 2018.

Ook aan de kust zien we niet graag lage grondwaterstanden. In de buurt van de kust kan dit namelijk leiden tot verzilting, het zouter worden van het grondwater. Te zout grondwater is niet geschikt voor de landbouw of als drinkwater. Een kleine verlaging van de grondwaterstand kan al leiden tot veel meer indringing van zout water. Gelukkig is het zover nog niet deze zomer.  

Conclusie: 

De bovenste meters grondwater zijn belangrijk voor natuur, gewassen, bodems en rivieren. Een daling van grondwater in tijden van droogte kan dus grote gevolgen hebben, vooral als het systeem zich niet voldoende, of niet snel genoeg kan herstellen. Duimen voor veel regen?  

Geschreven door: dr. ir. Inge de Graaf, Assistant Professor Grondwater stress en duurzaamheid.

With the climate strikes happening all over the world, I sometimes wish I had a crystal ball that would allow me to look into the future. Or even better, a crystal ball that could show me different scenarios of what will happen if we change, or not.

Well, I do not have a crystal ball, but I do have a global scale hydrological model. I use this model to glimpse into the future and see what will happen to our rivers and streams if we keep pumping groundwater like we do now. Me and my co-authors recently published a paper on this in Nature.

Over the last 50-years strong population growth and economic development have led to a large increase in freshwater demand, especially for the irrigation of food crops. About half of the water used for irrigation is pumped from groundwater. In many dry regions around the world, more groundwater is pumped than recharged from rain, causing water levels to drop. When the water levels drop, the flow of groundwater to rivers and streams will reduce. As a consequence, river flows will decline (or even completely dry up) and water temperatures will rise, forming a major threat to fish and water plants.

In our study, we used a new global-scale hydrological model to investigate how freshwater ecosystems have been, and will be, affected by groundwater pumping. Using the model, I am able to calculate the flow of groundwater to rivers all over the world. This allows me to study how a reduction of this groundwater flow, when it is pumped, impacts river flow.

Our calculations show that almost 20% of the regions where groundwater is pumped currently suffer from a reduction of river flow, putting ecosystems at risk. We expect that by 2050 more than half of the regions with groundwater abstractions will not be able to maintain healthy ecosystems. Our estimates of when and where critical river flows are first reached are presented in Figure 1.

The most striking insight is that only a small drop of groundwater level will already cause these critical river flows (Figure 2). Moreover, the impact of groundwater pumping will often become noticeable after years, or decades. This means that we cannot detect the future impact of groundwater pumping on rivers from the current levels of groundwater decline. It really behaves like a ticking time bomb.

We already see the negative impact of groundwater pumping on river flows in Central and Western United States and in the Indus river basin in Asia. If groundwater pumping continues as it is now, we expect negative impacts to occur in Southern and Eastern Europe, North Africa, and Australia in the coming decades. Climate change will accelerate this process.

Although seeing the consequences of groundwater pumping on the environment globally is rather shocking, I am still optimistic about the future. I hope we can raise awareness on a slowly evolving crisis. A reduction of groundwater pumping will be the only way to prevent negative impacts, while at the same time, global food security should be maintained. Groundwater should be used more sustainably. It is important to develop more efficient irrigation techniques worldwide and experiment with crops that use less freshwater or can live in salty water.

If you would like to read about this research of mine in more detail, read my publication Environmental flow limits to global groundwater pumping.

I conducted this work with my co-authors Tom Gleeson (University of Victoria), L.P.H. (Rens) van Beek, Edwin H. Sutanudjaja, and Marc F.P. Bierkens (all from Utrecht University).