San Francisco Bay-Delta
Verbeteren van de waterkwaliteit en het ecosysteem
Samen met het Amerikaanse agentschap USGS ontwikkelt Deltares rekenmodellen om inzicht te krijgen in de waterkwaliteit en het ecosysteem in San Francisco Bay. De modellen zijn open-source, waardoor andere wetenschappers en beleidsmakers deze modellen makkelijk kunnen uitbreiden en gebruiken in vergelijkbare case studies.
Uitdagingen San Francisco Bay
Het San Francisco Bay-Delta systeem in Californië is het grootste estuarium (een verbrede riviermonding, waar zoet rivierwater en zout zeewater vermengen) aan de westkust van de Verenigde Staten. Het herbergt kwelders en inheemse vogel- en vissoorten. Tegelijkertijd is het gebied dichtbevolkt en is het verbonden met een gebied met intensieve landbouw. De Bay-Delta levert twee derde van het drinkwater in Californië. Het ecosysteem in het estuarium staat al lange tijd onder druk. Zoutindringing en overstromingen hebben een flinke impact op de omgeving. Stijging van de zeespiegel en kans op grote aardbevingen bedreigen honderden kilometers aan dijken. Als het systeem er niet in slaagt om de ecologische diensten en zoetwatervoorziening te blijven leveren, heeft dat potentieel rampzalige gevolgen voor heel Californië.
Aanjagen van innovaties
Al jaren werkt Deltares samen met US Geological Survey (USGS), het wetenschappelijk agentschap van het ministerie van Binnenlandse Zaken in de Verenigde Staten, aan beheer van de waterkwaliteit en ecosystemen in de San Francisco Bay-Delta. 'De modellen en software die we samen met de USGS ontwikkelen zijn open source en daarmee door iedereen te gebruiken', vertelt Mick van der Wegen, onderzoeker van Deltares.
'Een belangrijk voordeel van open source is dat je hiermee innovatie aanjaagt; de software maar ook de maatschappij wordt er beter van. Op basis van de kennis die je deelt kun je makkelijker en efficiënter communiceren. Door de specifieke vragen die ontstaan bij andere gebruikers, kunnen we onze modellen verder uitbouwen. Het Bay-Delta model is hier een voorbeeld van.
Natter wordt nog natter
Kees Nederhoff is kustonderzoeker bij Deltares USA en werkt vanuit de San Francisco Bay veel met Mick en Lisa Lucas van USGS samen voor de kustontwikkeling en overstromingsbestendigheidsprojecten over de hele wereld.
Kees geeft aan dat het weer in Californië de afgelopen jaren verandert: natter wordt nog natter en periodes van droogte duren langer. In de afgelopen winter zijn records gebroken met de grootste hoeveelheid regen ooit gemeten. 'Interessant is om te zien hoe sterk onze rekensystemen reageren op dit soort extreme data. Vandaag de dag hebben we meer informatie en rekenkracht om de informatie sneller en concreter te verwerken'.
Het bovenste paneel laat de indringing van zout water zien langs een dwarsdoorsnede van 50 km in de noordelijke baai van San Francisco North Bay tijdens verschillende getijdencycli. Op een bepaald moment neemt de toevoer van zoet water drastisch toe door een grotere rivierstroming, die het zoute water weer zeewaarts duwt. De middelste en onderste panelen tonen de bijbehorende dynamiek van fijn sediment afkomstig van de rivier en de baai.
Beter begrijpen van complexe systemen
Lisa Lucas is research general engineer bij USGS Water Resources Mission Area. Binnen het CAScaDE-project richtte ze zich op complexe modellen voor waterkwaliteit- en ecosystemen.
'We kunnen nooit exact voorspellen wat er in de toekomst met het Bay-Delta systeem gaat gebeuren. Wel willen we veel beter en nauwkeuriger begrijpen hoe deze complexen ecosystemen op dit moment...
Lees het verhaal
Beter begrijpen van complexe systemen
Lisa Lucas is research general engineer bij USGS Water Resources Mission Area. Binnen het CAScaDE-project richtte ze zich op complexe modellen voor waterkwaliteit- en ecosystemen. 'We kunnen nooit exact voorspellen wat er in de toekomst met het Bay-Delta systeem gaat gebeuren. Wel willen we veel beter en nauwkeuriger begrijpen hoe deze complexen ecosystemen op dit moment werken. Hiermee kunnen we mogelijke toekomstige watermanagement- of andere scenario’s optuigen tot het einde van de eenentwintigste eeuw', legt Lisa uit. 'Bijvoorbeeld, we willen beter kunnen begrijpen hoe het ecosysteem in de toekomst kan reageren op verschillende gebeurtenissen, zoals klimaatverandering, zoutindringing, nieuwe waterinfrastructuur, dijkbreuk en eventueel ecosysteemherstel.'
Hiervoor zijn geïntegreerde instrumenten nodig om data te kunnen modelleren en analyseren. 'Met de software die Deltares bouwt, maken we modellen die veranderingen in het ecosysteem voorspellen. Ze geven ook aan welk effect die veranderingen hebben op de waterkwaliteit.'
Het diende als een van de eerste gevalideerde showcases van onze Delft3D FM software. We konden laten zien hoe toekomstscenario’s vanwege klimaatverandering of menselijke interventies de hydrodynamica, sedimentdynamica en waterkwaliteit van de San Francisco Bay-Delta beïnvloeden. Data die USGS door de jaren heen verzamelde, is door Deltares gebruikt voor modelvalidatie. Het resultaat is uniek in de wereld. Beide organisaties participeren en investeren gezamenlijk in dit on going traject. Hiermee richten ze gezamenlijk een co-creatieproject in, dat verder kan groeien en dat beschikbaar komt voor derde partijen'. Van der Wegen legt uit; 'We werken momenteel aan software die terugrekent in de tijd. Als je ergens een verontreiniging meet, bijvoorbeeld rioolwater bij zuiveringsinstallaties, wil je weten waar dat vandaan komt. Je meet ergens een concentratie en je gaat terug in de tijd om te achterhalen waar dat vandaan komt. Erg nuttig, ook voor Nederlandse toepassingen.'
Mick van der Wegen
Expert estuariene dynamica Deltares
