Bodemdaling door gaswinning Wadden

Project

Bodemdaling door gaswinning Wadden

De voortzetting van gaswinning op Ameland is van belang voor zowel de toekomstige energievoorziening als voor de NAM (Nederlandse Aardolie Maatschappij). Bodemdaling, en dus relatieve zeespiegelstijging is een van de gevolgen hiervan. Om ecologische effecten van bodemdaling op Ameland zoveel mogelijk te voorkomen wordt onderzoek gedaan door Alterra. Deze ecologische monitoring is van groot belang en zal de komende jaren worden voortgezet.

Ecologische monitoring waddengebied

Ecologische monitoring heeft de huidige gaswinningen in het Waddengebied tot nu toe mede mogelijk gemaakt. Hierbij wordt door Alterra gekeken naar de effecten van bodemdaling op het ecologisch functioneren van Natura2000-gebieden. Ecologische monitoring wordt in de toekomst nog belangrijker, want:

1. De winningen op Ameland zijn uitgebreid en zullen naar het zich laat aanzien zeker tot 2035 plaatsvinden
2. Winningen moeten voldaan aan strengere voorwaarden dan voorheen.

De wetenschappelijke kennisinfrastructuur en de resultaten komen niet alleen ten goede aan de facilitatie van het Amelandveld, maar faciliteren ook andere winningen in het Waddengebied. Alterra, Wageningen UR wil met verdieping en verbreding van haar ecologisch onderzoek daaraan wezenlijk bijdragen door wetenschappelijke onderbouwing en output. De kennis die tijdens het project wordt opgedaan beperkt zich niet alleen tot het thema bodemdaling maar is in feite het resultaat van een reusachtig experiment ter bestudering van de ecologische gevolgen van een (versnelde) zeespiegelstijging.

Resultaten

De door Wageningen Environmental Research (Alterra) uitgevoerde monitoring van de effecten van bodemdaling op Ameland, maakt het ook mogelijk om in het kader van een Publiek-Private Samenwerking (‘PPS’) aanvullend, kustgerelateerd innovatief (bv. methodeontwikkeling) en verdiepend onderzoek uit te voeren in relatie tot bodemdaling, klimaatverandering (zeespiegelstijging) en kustbescherming.

De relatie van Alterra en Wageningen Universiteit faciliteert bovendien Nederlandse en buitenlandse HBO-, BSc- en MSc-studenten en onderzoekers om een onderdeel van hun studie, stage of onderzoek in te bedden in of aan te laten sluiten op het reguliere monitoringsonderzoek op Ameland. Op deze wijze wordt met kennisoverdracht en -ontwikkeling hun wetenschappelijke opleiding voltooid en hun onderzoek verbreed, maar wordt ook inhoudelijke meerwaarde gecreëerd. Ook bezoekers van Gazprom (Komi-republiek) en van energiemaatschappij TAQA namen kennis van het monitoringsprogramma.

1.jpg

Tenslotte kan niet genoeg het maatschappelijke en wetenschappelijke (internationale) belang worden benadrukt van Oost-Ameland als uniek model ter bestudering van de effecten van zeespiegelstijging als gevolg van klimaatverandering. Immers, de door gaswinning veroorzaakte bodemdaling heeft in betrekkelijk korte tijd een relatieve zeespiegelstijging tot gevolg die vergelijkbaar is met toekomstige (versnelde) zeespiegelstijging.

Voorbeeld is de publicatie in Climatic Change over de vegetatieveranderingen in plots verspreid over de gehele bodemdalingsschotel. Daarin konden de veranderingen worden uiteengerafeld in een viertal componenten: schommelingen in netto neerslag, schommelingen in incidentele overvloedingen (‘events’), een monotone trend veroorzaakt door bodemdaling, en een monotone trend waarschijnlijk veroorzaakt door eutrofiëring.

Resultaten worden niet alleen in internationale wetenschappelijke, peer gereviewde tijdschriften gepubliceerd, maar ook in Nederlandstalige populairwetenschappelijke tijdschriften. Hierna volgen enkele voorbeelden van de extra resultaten van het reguliere monitoringsprogramma.  

Kustmorfologie

Over de morfologische ontwikkeling van de zeereep op Oost-Ameland is reeds gerapporteerd. Het ingevoerde dynamische kustbeheer deed geen afbreuk aan de kustveiligheid. De gestage groei van de zeereep kreeg zo nu en dan een terugslag door erosieve stormen (‘events’), maar zette daarna door. Ook de ‘washover’ uit 1994 herstelde zich geheel. Suppleties lijken hier onnodig.

2.jpg

Zo is ook met medewerking van de leerstoelgroep ‘Soil Physics and Land Management Group’ het effect bestudeerd van de door It Fryske Gea in de zeereep van Oost-Ameland aangebrachte kerven op de doorstuiving van kalkrijk zand naar het achterland, naar de daar aanwezige duinvalleien. Vergeleken met een zeereep zonder kerf gaf de zeereep met een kerf een hogere depositie en ophoping van instuivend zand achter het duin te zien, maar was dit beperkt tot 50-60 m vanaf de duintop. Verderaf was het effect van de kerven verwaarloosbaar. Het effect op de vegetatie van de ‘Grijze duinen’ was beperkt tot de eerste ca. 35 m. De kerven hadden meer effect op de ‘Witte duinen’. Studie naar het effect op de vegetatie zelf, is nog gaande.

3.jpg

Naar aanleiding van opmerkingen over de ontwikkeling van de kustlijn op Oost-Ameland tijdens de audit uit 2012 van het monitoringsprogramma, is onderzoek uitgevoerd en wordt een wetenschappelijk artikel voorbereid over de dynamiek van de onderwateroever van de Amelandse Noordzeekust met behulp van data over de waterdiepten (zgn ‘JARKUS-data’). Ondertussen heeft dit er toe geleid dat diverse MSc-studenten onder leiding van dr.ir. R.J.A. van Lammeren (‘Laboratory of Geo-information Science and Remote Sensing’) de dynamiek van de Noordzeekust van de Waddeneilanden bestuderen (dynamiek van de helling van de onderwateroever, de verplaatsing van zandbanken, en de relatie met storm’events’).

Sedimentatie kwelder

Met OSL (Optically stimulated luminescence) en 137Cs (in 1986 was de kernramp van Tsjernobyl) wordt onder leiding van prof.dr. J. Wallinga (‘Soil Geography and Landscape Group’ & Nederlands Centrum voor Luminescentiedatering) MSc-onderzoek gedaan aan de datering van de sedimentatie op de kwelder van het Neerlands Reid voor en na 1986 en dus voor en na de start van de door bodemdaling versnelde zeespiegelstijging (monsters links op de foto; zie ook http://library.wur.nl/WebQuery/wurpubs/fulltext/366733; http://edepot.wur.nl/404216). Vooralsnog kon geen snellere opslibbing bij versnelde zeespiegelstijging worden vastgesteld.

Daarnaast (monsters rechts op de foto) zal uit dezelfde afzettingen ancient-DNA worden geanalyseerd teneinde informatie te kunnen achterhalen over de sequentie van de vroegere kweldervegetaties. Mogelijk kan ook dierlijk ancient-DNA worden vastgesteld.

De scherpe scheiding onderin het profiel tussen de oude strandvlakte en de bovenliggende kwelderafzettingen is op ca. 1890 gedateerd; het moment waarbij na voltooiing van de Kooioerdstuifdijk, Neerlands Reid ontstond. Het zand onderin het profiel van de voormalige strandvlakte dateert uit begin 16e eeuw.

4.jpg

Dendrochronologie

In het oostelijke deel van het bodemdalingsgebied komen omvangrijke door duindoorn (Hippophae rhamnoides) gedomineerde struwelen voor, die ook een EU beschermd Habitattype vormen (H2160). Onder leiding van dr. U.G.W. Sass-Klaassen (Forest Ecology and Forest Management Group) is een MSc-onderzoek uitgevoerd naar de populatiedynamiek van duindoorn als indicator voor het effect van bodemdaling door gaswinning en van toekomstige zeespiegelstijging door klimaatverandering. Hiervoor wordt jaarringonderzoek (dendrochronologie) aan duindoorn gecombineerd met luchtfotoanalyses van het gebied.

De populatiedynamiek van duindoorn op Oost-Ameland wordt bepaald door successie van het duingebied op landschapsschaal en door milieuveranderingen in de tijd zoals bodemdaling en toekomstige klimaatverandering. Op laaggelegen locaties zal duindoorn afnemen, terwijl de ontwikkeling op hoger gelegen locaties zal worden bevorderd, mogelijk in het meer kalkrijke habitat van de ‘Grijze duinen’ (H2130).

Wat is de reactie van de vegetatieve uitbreiding en de clustervorming van duindoorn op stressfactoren zoals plagen van de rupsen van de bastaardsatijnvlinder en kan als gevolg van herbivorie de tolerantie van duindoorn voor periodieke overstroming met zeewater verminderen?

Foto: Mathieu Decuyper
Foto: Mathieu Decuyper

In het oosten van het Neerlands Reid is de toegenomen dominantie van zeealsem (Artemisia maritima) wel toegeschreven aan de bodemdaling. Omdat een aantal van onze kwelderplanten een houtig gewas is, kan met jaarringonderzoek de populatieopbouw worden bepaald van zeealsem (foto links) op Neerlands Reid en van gewone zoutmelde (Atriplex portulacoides, foto rechts) op Stryp (Terschelling), beide onder begraasde en onbegraasde omstandigheden. Gevonden werden leeftijden tot 8 jaar (Ameland) en 15 jaar (Terschelling). Terwijl bij de zoutmelde een begrazingseffect op de leeftijd werd gezien, was dit bij de zeealsem niet het geval (hoewel wel begraasd).

Foto's: Mathieu Decuyper
Foto's: Mathieu Decuyper

Kustbescherming

Op Ameland (Neerlands Reid) en Terschelling (Grië) zijn in 1998-1999 respectievelijk 1991 maatregelen genomen om de afslag van de kwelder te verminderen of tegen te gaan; bij het Neerlands Reid mede betaald door de NAM. Beide gebieden zijn een casus voor respectievelijk een versnelde zeespiegelstijging (door bodemdaling) en de ‘normale’ zeespiegelstijging. Doordat de effectiviteit van deze maatregelen is nagegaan, is vastgesteld dat stenen dammen een effectief middel kunnen zijn voor het tegengaan van kweldererosie en voor het herstel van verloren gegane kweldervegetatie als gevolg van zeespiegelstijging door klimaatverandering.

8.PNG

Vegetatieonderzoek aan herstelde kweldervegetatie achter de erosiebeperkende maatregelen op Ameland en Terschelling leverde aan ‘natuurlijke’ kweldervegetaties gelijkwaardige vegetaties en habitattypen op.

9.PNG

De resultaten van het onderzoek aan kwelderherstel maakten deel uit van een academische promotie bij de leerstoelgroep ‘Water Systems and Global Change’.

Innovatieve vegetatiekartering

Ten behoeve van de reguliere monitoring is voor de vegetatiekartering van (lokale) vegetatietypen en later EU Habitattypen van de duinen en duinvalleien in het centrum van de bodemdalingsschotel vanaf 2001 een innovatieve karteringsmethode ontwikkeld.

De wetenschappelijke verantwoording van de ontwikkelde methoden en analyses zijn in het kader van de PPS gepubliceerd (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X1400137X; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X16300644).

Het gebruik van alternatieve (semi-)automatische kartering van de vegetatiestructuur met behulp van remote sensing beeldmateriaal (satelliet, vliegtuig) komt in toenemende mate tegen aanvaardbare kosten beschikbaar. Daarom zijn met gebruik van luchtfoto’s en LiDAR twee ‘object-based’ classificatiemethoden (‘Rule-Based’ en ‘Random Forest’) vergeleken voor de kartering van de vegetatiestructuur van Oost-Ameland. Beide methoden leverden goede resultaten op, waarvan ‘Random Forest’ met een ‘overall accuracy’ van 86% het beste scoorde.

Dergelijke karteringen lijken effectief voor monitoring van veranderingen in de vegetatiestructuur als gevolg van bijvoorbeeld verstruweling en verruiging door vegetatiesuccessie en eutrofiëring als gevolg van stikstofdepositie. Een artikel over beide classificatiemethoden is onlangs afgerond en ingediend bij een wetenschappelijk tijdschrift.

91.png

Dispersie biota

Door middel van sporen, pollen en zaden kunnen sommige planten, schimmels en andere organismen zich over grote afstanden verspreiden. Maar hoe ver ze komen, hoe vaak, en hoe dit verschilt tussen soorten, is onzeker. Vanwege hun kleine formaat en lage dichtheden in de atmosfeer zijn deze diasporen immers vrijwel niet te volgen. Toch is een beter antwoord op deze vragen belangrijk. Bijvoorbeeld voor natuurontwikkeling zoals op Ameland (afplaggen in 2005 en 2015).

Ook al voldoet een nieuw terrein aan alle eisen, in de praktijk weet maar een beperkt aantal plantensoorten zich te vestigen. Is onze natuur te versnipperd geraakt om de oversteek te maken? Meer kennis, ook over de verspreiding van schimmelsporen, helpt bijvoorbeeld bij het inschatten van het besmettingsgevaar van ‘airborne’ plant- en dierziekten.

Op de gebouwen van Alterra is proefgedraaid met ‘sporenvangers’ om deze vragen te beantwoorden. Bij de analyse van de ‘oogst’, in samenwerking met NIOO-KNAW, leverde dat met DNA metabarcoding bijzondere resultaten op. In 2016 is op Oost-Ameland op twee locaties de lucht bemonsterd. In de loop van 2017 worden de analyses van dit aerobiologisch onderzoek uitgevoerd en worden de eerste resultaten verwacht. 

92.PNG

Publicaties