StratiFEst-ival
Samenvatting project
Rond de wereld zijn er estuaria afgesloten van de zee als bescherming tegen overstromingen. Echter,
veel deze systemen kennen problemen met de waterkwaliteit en ecologie. Dit betreft bijvoorbeeld
zuurstofloosheid en sterke vermindering van het bodemleven. Deze problemen hangen sterk samen
met de aanwezigheid van (temperatuur‐)stratificatie, die het sterkst is in de zomer. Maar bovenop de
seizoensvariatie, treden vermoedelijk ook wind‐gedreven ruimtelijke spronglaaghoogtevariaties op
kortere tijdschaal op die invloed hebben op de ecologie. Een aanwijzing hiervoor is een recent event van
plotselinge vissterfte in het Veerse Meer tijdens een wind‐event. Dit roept de vraag op hoe de
ruimtelijke variatie van stratificatie, circulatie en spronglaaghoogte in afgesloten vroegere estuaria
afhangt van de wind, en wat voor rol dit speelt bij het transport van zuurstofloos water uit de diepere
naar de minder diepe delen. In het project StratiFEst‐ival onderzoeken we deze vraag door middel van
metingen in het Veerse Meer en Grevelingenmeer. Verder beschrijven we deze relatie in een
parametrisatie, onderzoeken we de verandering in het optreden van dit fenomeen onder invloed van
klimaatverandering en duiden we de betekenis van dit fenomeen voor de ecologie. Echter, de huidige
wijze van meten van stratificatie in Nederlandse watersystem is niet afdoende om de genoemde vragen
te beantwoorden. Daarom ontwikkelen en gebruiken we in StratiFEst‐ival ook innovatieve methoden
om de ruimtelijke variatie in stratificatie en spronglaaghoogte te meten. Dit alles doen we met een sterk
consortium bestaande uit de TU Delft, Deltares, Sweco, Nortek en Rijkswaterstaat.
Doel van het project
De doelen van het project StratiFEst‐ival zijn als volgt:
1) Ontwikkelen en uitvoeren van innovatieve metingen om het ruimtelijke gedrag van stratificatie,
spronglaaghoogte en circulatie in afgesloten vroegere estuaria te meten;
2) Bepalen hoe dit ruimtelijk gedrag van stratificatie, spronglaaghoogte en circulatie afhangt van de
systeemgeometrie en meteo‐forcering, en beschrijven van de verbanden in een parametrisatie.
3) Doorvertaling van de bevindingen richting statistiek over kans van voorkomen van
zuurstofloosheid op ondiepere delen nu en in de toekomst, en mogelijke gevolgen daarvan voor
de ecologie.
Motivatie
Over de hele wereld zijn er estuaria geheel of gedeeltelijk afgesloten van de zee als bescherming tegen
overstromingen. Vanwege zeespiegelstijging zal dat naar verwachting in de toekomst op nog veel meer
plaatsen gebeuren. Echter, in veel afgesloten vroegere estuaria zijn er problemen met de
waterkwaliteit en ecologie, zoals bijvoorbeeld het optreden van zuurstofloosheid en sterke
vermindering van bodemleven. Deze problemen en het duurzaam beheer van afgesloten vroegere
estuaria vormen een maatschappelijke uitdaging.
Uitgevoerde acties
Om de projectdoelstellingen te bereiken, worden de volgende onderzoeksactiviteiten ondernomen:
Activiteit 1: Ontwikkeling meetmethode en experiment‐configuratie.
Activiteit 2: Pilot studie stratificatie, spronglaaggedrag en stroming in het Veerse Meer
Activiteit 3: Case studie stratificatie, spronglaaggedrag en stroming in Grevelingenmeer
Activiteit 4: Ontwikkeling parametrisatie
Activiteit 5: Eerste doorvertaling naar statistiek en betekenis voor ecologie
Innovativiteit
Fysisch‐inhoudelijke innovatie:
Tot op heden wordt stratificatie in afgesloten vroegere estuaria in Nederland gemeten door eens in de
zoveel tijd en vast traject te varen met een schip en op een aantal plaatsen langs dit traject over de hele
waterdiepte, met stappen van circa 1 meter, chloride, temperatuur en zuurstof te meten (TSO
metingen). Met deze manier van meten is wordt alleen informatie verkregen boven de diepere delen
van het systeem (de vaargeul), en daarnaast zijn de profielmetingen niet synchroon en laag frequent
(bv. eens in de twee weken). Hierdoor is het niet mogelijk vast te stellen hoe de positie van de
spronglaag varieert in tijd en ruimte onder invloed van wind. Ook is het niet mogelijk vast te stellen of
water uit de diepe delen de ondiepere delen bereikt. Inzicht daarin is wel noodzakelijk om de hypothese
te toetsen. In het Veerse Meer zijn recent continue‐metingen uitgevoerd waarbij op een enkele locatie
tijdseries van temperatuur en zuurstofgehalte zijn gemeten op twee verschillende hoogtes. Deze
metingen gaven een indicatie van de invloed van wind. Maar door de beperkte verticale resolutie en
meting op een enkele locatie is het nog niet mogelijk om hiermee de relatie tussen wind en gedrag van
de spronglaaghoogte te beschrijven. In StratiFEst‐ival gaan we, voor het eerst in een Nederlands
afgesloten estuarium, gecombineerde continue‐metingen doen van het temperatuurprofiel en de
spronglaaghoogte op meerdere locaties. Hiermee kunnen we het verband tussen meteo‐forcering en de
variatie in stratificatie in ruimte en tijd beschrijven, en daarmee inschattingen doen van de betekenis
hiervan voor de ecologie.
Technisch‐inhoudelijke innovatie:
Om de variatie van stratificatie en spronglaaghoogte in ruimte en tijd te kunnen meten, ontwikkelen en
gebruiken we in StratiFEst‐ival een configuratie van thermistorstrings. Dit zijn kabels met een hoog
aantal temperatuursensoren op korte afstand van elkaar. Dit combineren we met metingen van
stroomsnelheden en akoestische back‐scatter met NORTEK ADCPs met multi‐frequency echosounder‐
functionaliteit. Thermistorstrings an sich zijn niet nieuw; de innovatie zit in de configuratie waarin we ze
toe gaan passen om het ruimtelijk gedrag van stratificatie nauwkeurig te meten. Deze configuratie zal in
StratiFEst‐ival ontworpen en gemaakt worden op grond van inschattingen van spronglaag‐scheefstand
en interne golven. Ook verleggen we grenzen door de gecombineerde inzet van thermistorstrings en
echosounders en de onderlinge vergelijking van resultaten. We bouwen voort op ervaringen met het
meten van spronglaaghoogte middels ADCPs met echosounder functionaliteit binnen het NWO
Perspectiefprogramma SALTISolutions (waarin betrokkenen vanuit TU Delft en NORTEK B.V. ook
samenwerkten). Daarin zijn spronglaaghoogten gemeten in het open estuarium van de Rijn‐
Maasmonding en het half open systeem van het Haringvliet, met een sterke saliniteit‐stratificatie. Nu
gaan we de echosounding echter toepassen in afgesloten systemen met hoofdzakelijk temperatuur‐
stratificatie. Dit is nieuw en uitdagend: door het gesloten karakter is de dynamiek gering, wat vraagt om
nauwkeurigere metingen. Maar tegelijk is het moeilijker om te meten vanwege de geringere
hoeveelheid deeltjes in de waterkolom en daardoor lagere kwaliteit van de akoestische reflectie
noodzakelijk voor de meting. Ook is het dichtheidsverschil bij een temperatuur‐stratificatie veel kleiner
dan bij een sterke saliniteit‐stratificatie, wat het akoestisch meten van de spronglaaghoogte verder bemoeilijkt. Een kracht van dit voorstel is dat de combinatie van meetinstrumenten en onderlinge
vergelijking van resultaten het mogelijk maakt te experimenteren met de instellingen van de multi‐
frequency echosounder om zodoende de toepassingsmogelijkheden van het instrument voor deze
akoestisch uitdagende omgeving te testen en te verbeteren.
Valorisatie
Product A1.1: Dit product is vooral relevant voor TUD en Nortek en wordt in het project zelf gebruikt. TUD is
verantwoordelijk.
Product A2.1 & A3.1: Deze producten zijn relevant voor alle partners. TUD en RWS zullen zorgdragen voor open source publicatie van de datasets na wetenschappelijke publicatie van de analyses. Deltares en RWS dragen zorg voor gebruik van deze datasets bij modelontwikkeling en ‐validatie in de toekomst.
Product A2.2 & A3.2:Deze producten zijn relevant voor alle partners. We voorzien een wetenschappelijke publicatie op grond van deze twee technische rapporten. TUD is verantwoordelijk. De onderlinge vergelijking van methoden voor spronglaaghoogte‐bepaling zal gebruikt worden om eventuele verbetering te introduceren voor echosounder‐metingen in zwak‐dynamische systemen en verder om de toepassingsmogelijkheden van de echosounder onder de aandacht te brengen (bv. op website, bedrijfspubliciteit Nortek). Ook de wetenschappelijke publicatie zal hiervoor worden gebruikt.
Nortek is verantwoordelijk.
Product A4.1: Dit product is relevant voor alle partners. De parametrisatie zal ook gepubliceerd worden
(verantwoordelijkheid TUD), mogelijk in combinatie met de statistiek‐ontwikkeling. TUD en Sweco
dragen zorg voor toepassing in eerste doorvertaling naar statistiek en ecologie.
Product A5.1: Activiteit 5 is op zichzelf al een voorname valorisatiestap. Daarnaast zal Sweco de opgedane kennis en
inzichten gebruiken in nationale en internationale projecten over inrichting van kustwateren en het
bereiken van natuurdoelen en omgaan met zeespiegelstijging rondom afgesloten of evt. af te sluiten
estuaria. Sweco en TUD streven ernaar over het project te publiceren in een vaktijdschrift en te spreken
op Nederlandse bijeenkomsten over het (vak‐)gebied. Sweco, RWS en Deltares zullen de kennis uit het
project waar van toepassing meenemen in bijdrages aan het Kennisprogramma Zeespiegelstijging (m.n.
‘Zeewaarts’ en ‘Beschermen‐gesloten’).
Intellectueel eigendom
IP van de projectproducten ligt bij de TUD en zal worden gedeeld met de andere partijen die bijdragen
aan het betreffende product. Daarnaast wordt ernaar gestreefd de datasets waar mogelijk open‐access
te delen volgens de FAIR‐principes (findable, accessible, interoperable and reusable)
Informatievoorziening project
Behalve via wetenschappelijke publicaties zal er over dit project worden gecommuniceerd via
vaktijdschriften, conferenties en bijeenkomsten, websites van de deelnemende partijen en de TKI
website.
Projectvoorwaarden
Het consortium zal een samenwerkingsovereenkomst sluiten die aan de eisen van de regeling tegemoet komt.