Aardwetenschappen Bij overstromingen zetten rivieren sediment af. Langs de Overijsselse Vecht zoeken aardwetenschappers naar oude resten daarvan, met een grondboor.
Onderzoeker Nina van Leeuwen maakt aantekeningen van wat ze heeft aangetroffen in haar grondboor.
Nina van Leeuwen (30) gooit een grondboor over haar schouder en loopt het bospad op. Haar afritsbroek, regenjas en kaplaarzen zitten onder de opgedroogde modder. Voor haar promotieonderzoek aan de Vrije Universiteit Amsterdam (VU) onderzoekt ze oude rivierlopen van de Overijsselse Vecht om prehistorische overstromingen in kaart te brengen. Ze bivakkeert al twee weken in een stacaravan op een camping vlak bij Ommen, om zes dagen per week het veld in te kunnen.
Eind september verscheen een onderzoek van de VU in Geophysical Research Letters, dat hetzelfde onderzocht maar dan bij de Maas. Willem Toonen (41) was daarvan medeauteur en hij begeleidt nu Van Leeuwen bij haar onderzoek. Hij is vandaag ook van de partij. Net als Charlotte Bischot (22), masterstudent earth sciences aan de VU, die helpt met het veldwerk. Uiteindelijk willen Toonen en Van Leeuwen de onderzoeken, en Toonens eerdere werk over de Rijn, combineren om te kijken of dezelfde mechanismen extreme overstromingen veroorzaken bij de verschillende rivieren. Niet alleen om te weten wat de rivieren in het verleden deden, maar vooral wat ze in de toekomst kunnen gaan doen.
Want pas van de laatste pakweg zeventig jaar zijn er metingen van overstromingen van de Overijsselse Vecht, vertelt Toonen. Van de Rijn en Maas begonnen de metingen rond 1900. Daardoor is de onzekerheid in overstromingsvoorspellingen groot. „Maar in de ondergrond zitten duizenden jaren aan gegevens.” Daarmee kunnen zeldzame overstromingen beter in kaart gebracht worden. Neem de grote overstromingen van de Maas in 2021, zegt Toonen. Door gegevens uit historische bronnen en de ondergrond weet hij dat er in 1643 een minstens even grote overstroming plaatsvond. „Maar die zit nog niet in de hoogwaterstatistiek.” Uit het onderzoek naar de Maas kwam ruim 3.500 jaar aan data: van 1500 voor Christus tot de 19de eeuw, met bewijs voor meer van dergelijke grote overstromingen.
Na honderd meter staat Toonen plotseling stil. Hij wijst naar een open plek, rechts van het pad, die een halve meter lager ligt. „Dit is een oude bocht, hier liep de rivier ooit. Twee jaar geleden is het nog overstroomd.” De huidige rivier ligt een paar honderd meter verder, waar het bruine veld eindigt en een groen dijkje loopt.
Het onderzoek naar de Maas wees uit dat overstromingen van de rivier samenhangen met een weerkundig fenomeen, de Noord-Atlantische Oscillatie (NAO). „We zitten nu midden in een stormtrack”, zegt Toonen, wijzend op de zwaarbewolkte grijze lucht. Het is een paar dagen na storm Benjamin en het ene na het andere lagedrukgebied raast over het land. Hoe stormen Europa naderen, wordt bepaald door het luchtdrukverschil tussen IJsland en de Azoren, legt hij uit: de NAO. Is dat verschil groot – lage luchtdruk boven IJsland en hoge druk boven de Azoren – dan zijn de westenwinden sterk en komen stormen snel achter elkaar onze kant op.
Willem Toonen en Nina van Leeuwen doen onderzoek langs de Vecht.
Door klimaatverandering kan de sterkte van de NAO veranderen, zegt Toonen: als de oceaan opwarmt, kan het verschil in temperatuur en luchtdruk tussen de tropen en de polen minder groot worden. De westenwinden en de hoger in de atmosfeer gelegen straalstroom, die de lagedrukgebieden voortjaagt, worden dan minder sterk, waardoor stormen langzamer zullen bewegen en dus langer boven dezelfde plek zullen hangen. Ook kunnen buien intenser worden in een warmer klimaat. Dat kan leiden tot meer lokale neerslag en grotere overstromingen, zoals in de zomer van 2021.
Bij de volgende open plek speurt Van Leeuwen de omheining van prikkeldraad af. Op een begaanbaar stukje gras legt ze de grondboor op het onderste draad en klimt erdoorheen. De rest volgt. We staan in een oude meander van de Overijsselse Vecht, die nu een kleine tweehonderd meter verderop ligt. Tegenwoordig lijkt de rivier door menselijk ingrijpen meer op een kanaal, maar als een rivier op zijn beloop gelaten wordt, meandert-ie door het landschap. Want „recht bestaat niet”, zegt Toonen. En bij het kleinste beetje kromming is de stroomsnelheid aan de buitenkant hoger dan aan de binnenkant. „En dan zal hij daar meer uit de oever happen.” Met steeds langere bochten als gevolg, tot de rivier zichzelf weer afsnijdt.
Het gras is drassig, er liggen grote plassen van de vele regen van de afgelopen dagen. Voor het veldwerk maakte dat niet uit, zegt Van Leeuwen. „Ik moest alleen zo mijn aantekeningen maken”, zegt ze, terwijl ze met haar bovenlichaam een denkbeeldig notitieboekje tegen regen beschermt. Met een soort afgerond mes prikt ze het uiteinde van een geel meetlint in de grond. Ze rolt het een paar meter uit richting de rivier. Routineus draait ze vervolgens met Bischot de grondboor het gras in – Van Leeuwen deed de afgelopen weken al zo’n 150 boringen, tussen Ommen en Hardenberg. Per boring maakt ze aantekeningen van de lagen sediment die ze vindt en neemt ze monsters mee naar het lab.
Als de boor uit de grond komt, legt Van Leeuwen de guts, een dunne buis, naast het meetlint. Ze schraapt de modder eraf, zodat de lagen eronder tevoorschijn komen. Met haar vinger strijkt ze de lagen glad. Het eerste stukje is gras en aarde, wijst ze, daarna komt veen. Vervolgens gyttja, „een Zweeds woord voor organisch sediment dat afgezet is in een stilstaandwatermilieu”, uit de tijd dat de oude meander alweer was afgesneden van de rivier en er een klein meertje op deze plek was. Af en toe zit er een laagje zand tussen: de overstromingen. Wanneer de rivier buiten zijn oevers trad, nam hij zand mee en deponeerde dat in het meertje. Van Leeuwen: „Hoe groter de zandkorrel, hoe meer stroming en hoe groter de overstroming.”
Nina van Leeuwen (rechts) en Charlotte Bischot boren naar resten van vroegere overstromingen.
Na elke boring draait Van Leeuwen een nieuwe stalen buis aan de boor, om weer een meter dieper te kunnen. Met elke meter die ze extra boort, zwaait de boor vervaarlijker heen en weer in de lucht als ze hem eruit trekt. Eerder keek Van Leeuwen met een grondradar naar de oude geulen, om de breedte en diepte te zien. Zo kan ze een inschatting maken van de hoeveelheid water die ooit door de geul stroomde. En om te weten hoe diep de boring moet: hier boort ze vier meter diep, dan stuit ze op de oude rivierbodem.
Ze wijst op een donker stukje met dunne laagjes in het sediment. „Hier zie je mooi de platte plantenresten.” Ze houdt een zwart schilfertje op haar vingertop omhoog: een stukje eeuwenoud blad. De nerven zijn nog goed zichtbaar. Ze stopt het in een plastic potje, om mee te nemen naar het lab. Dat soort organisch materiaal is essentieel voor haar onderzoek: dankzij die bladresten kan ze namelijk jaartallen aan de sedimentlagen hangen.
Op het moment dat een blaadje afsterft, stopt namelijk de opname van koolstof uit de lucht. Koolstof met isotoop 14 (niet de normale koolstof-12, die 99 procent van alle koolstofatomen vormt) begint radioactief te vervallen met een bekende halveringstijd: 5.736 jaar. Graaf je het eeuwen later weer op en haal je het door een massaspectrometer, dan kun je dus terugrekenen hoe oud de plantenresten zijn – op een jaar of veertig nauwkeurig. Die methode, koolstofdatering, werkt overigens maar zo’n 40.000 jaar, voegt Toonen toe; daarna is te veel 14C vervallen. Maar dat is meer dan genoeg voor dit onderzoek, dat zich beperkt tot het Holoceen; het geologische tijdvak dat 11.700 jaar geleden begint, na de laatste ijstijd.
De zandlagen van de overstromingen kunnen ze niet direct dateren. Maar de lagen ertussen dus wel, en zo kunnen de aardwetenschappers een tijdlijn maken van de overstromingen. De relatieve grootte van de overstromingen is aan de grofheid van het sediment af te lezen. Van Leeuwen typeert ze relatief ten opzichte van elkaar, en berekent in de hoeveel jaar ze gemiddeld voorkomen.
Het onderzoek van Van Leeuwen is vooral gericht op het linken van prehistorische overstromingen aan het klimaat, en het vergelijken met de Maas en Rijn om te kijken of de patronen in overstromingen over een groot gebied voorkomen. In het verleden is het een aantal keer ook relatief warm geweest, vertelt Toonen. In de late Middeleeuwen bijvoorbeeld, en in de Romeinse tijd. Periodes waarvan Rijkswaterstaat geen data heeft, maar de ondergrond wel. Toonen: „Het kan zijn dat we overstromingen gaan zien die we nog niet eerder gezien hebben, zeggen mensen nu. Maar dat is een grote aanname: we weten niet zo goed wat we in het verleden hebben gezien.”
Hoewel praktische toepassingen voor de Maas en Vecht nog ver weg zijn, heeft hetzelfde soort onderzoek bij de Rijn wel al verschil gemaakt. Toonen: „De gegevens voor de Rijn hebben de inzichten niet heel erg veranderd. We dachten niet: oh, er kan een meter van de dijken af, of er moet een meter bij.” Maar wel is de onzekerheid verkleind in de overstromingsvoorspellingen. Dijken zijn namelijk ontworpen op de extreemste hoogwaters. Op basis van de bekende metingen was de onzekerheid op de kans op een extreme overstroming behoorlijk groot, want de meetreeks was relatief kort. Door het toevoegen van historische overstromingen kwamen onderzoekers van de Universiteit Twente nog steeds op ongeveer dezelfde hoeveelheid extreme afvoer uit, maar met minder onzekerheid, zegt Toonen.
„We hebben wel contact met Rijkswaterstaat en Deltares en we delen onze informatie. Maar dit is onafhankelijk fundamenteel onderzoek: om de systemen beter te begrijpen en om aan te tonen dat we dit kunnen.” Het is wereldwijd toepasbaar op rivieren, vervolgt Toonen. „Het gebeurt nog niet op grote schaal, dit is wel vernieuwend.”
„Ik vind het heel bijzonder dat je door dit soort sedimentlagen zoveel te weten kunt komen over hoe een landschap vroeger is geweest”, zegt Van Leeuwen. „En dat je door het te vergelijken met andere dingen zelfs erachter kunt komen wat de invloed van klimaatverandering was.” Overstromingen in het bijzonder zijn een belangrijk onderwerp, vindt ze. „Onderzoekers zijn het er in het algemeen over eens dat overstromingen in de toekomst extremer zullen worden. Ik vind het cool om, al is het maar een klein stukje, eraan bij te dragen om dat beter te begrijpen.”
De Vecht bij Ommen.
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin
NIEUW: Geef dit artikel cadeauAls NRC-abonnee kun je elke maand 10 artikelen cadeau geven aan iemand zonder NRC-abonnement. De ontvanger kan het artikel direct lezen, zonder betaalmuur.
Source: NRC