Als een van de landen die het meest kwetsbaar zijn voor klimaatverandering en voor de landbouw sterk afhankelijk zijn van het Indus-riviersysteem, wordt Pakistan geconfronteerd met toenemende risico’s als gevolg van stijgende temperaturen, verschuivende neerslagpatronen en grotere seizoensgebonden schommelingen in de smelt van sneeuw en gletsjers. Modellering van klimaatveranderingsscenario’s geeft aan dat deze druk, bij een ongewijzigd beleid, een ernstige bedreiging zal vormen voor het levensonderhoud van boeren en de landbouwsector in bredere zin. Betrouwbare, transparante en per sector uitgesplitste informatie over de herkomst, opslag en het verbruik van water is essentieel om het stroomgebied op een veerkrachtiger en duurzamer pad van waterbeheer te brengen.

Met steun van de FAO zal het project een waterboekhoudsysteem ontwikkelen dat maximaal gebruikmaakt van satellietteledetectie, aangevuld met in-situ gegevens voor input en validatie. Het werk omvat vier belangrijke resultaten:

  1. Kritische beoordeling van bestaande conceptversies van waterboekhoudrapporten en trainingsmateriaal die door belanghebbenden zijn opgesteld, waarbij hiaten in de methodologie en datasets worden geïdentificeerd
  2. Ontwikkeling van een holistische WA-methodologie die rekening houdt met beschikbare watervoorraden, veranderingen in opslag, afvoer, watergebruik en vraag in de landbouw-, industriële, huishoudelijke en milieusector
  3. Het opzetten van een gekalibreerd en gevalideerd waterboekhoudsysteem van modellen en codes, gebaseerd op gratis en open-source software, dat in staat is om waterboekhoudresultaten te genereren voor het Indusbekken en twee provincies
  4. Het opstellen van waterboekhoudingsrapporten voor het Indusbekken, Punjab en Sindh, inclusief historische verschillen tussen vraag en aanbod, waterbalansen en kaarten met de ruimtelijke verdeling.

Om ervoor te zorgen dat het systeem duurzaam is en lokaal wordt gedragen, zal FutureWater uitgebreide praktische trainingen verzorgen voor overheidsfunctionarissen, waardoor zij niet alleen de modellen kunnen uitvoeren, maar ook de onderliggende theorie begrijpen en het systeem in de toekomst kunnen aanpassen. Door geavanceerde hydrologische modellering, op energie gebaseerde schattingen van verdamping en de nieuwste landgebruikclassificatie te integreren, zal het resulterende waterboekhoudsysteem de Pakistaanse regering een krachtig, reproduceerbaar instrument bieden ter ondersteuning van klimaatbestendige landbouw en waterbeheer in het hele Indusbekken.

I-DIP is gebaseerd op InfoSequia, een geavanceerde toolkit die satellietgegevens, lokale waarnemingen en machine learning integreert om droogtes te monitoren en te voorspellen. Er zal een nieuwe indicator voor flitsdroogte, aangepast aan het Pakistaanse klimaat, worden ontwikkeld en geïntegreerd in het bestaande NDMC-systeem. Het project zal de mogelijkheden voor vroegtijdige waarschuwing verbeteren, de voedsel- en waterzekerheid waarborgen en bijdragen aan de nationale inspanningen voor klimaatadaptatie, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor de uitbreiding van het I-DIP in heel Pakistan.

Naast monitoring zal het I-DIP zijn voorspellingen koppelen aan besluitvormingsinstrumenten. Informatie over de gevolgen zal worden verspreid via nieuwsbrieven en de inFarmer-applicatie (ontwikkeld door WaterSprint), die al op grote schaal wordt gebruikt door boerengemeenschappen. Veldmedewerkers van het Better Cotton Initiative zullen deze kennis vertalen naar praktische richtlijnen voor boeren, zodat ze irrigatiepraktijken kunnen aanpassen, teeltkalenders kunnen bijstellen en potentiële verliezen kunnen beperken. Deze integratie van geavanceerde droogtewetenschap met gevestigde communicatienetwerken zorgt ervoor dat vroegtijdige waarschuwingen worden omgezet in praktische acties in het veld.

Door I-DIP te integreren in het operationele systeem van de NDMC versterkt het project direct de vroegtijdige waarschuwingscapaciteit voor droogte in Pakistan, sluit het aan bij het nationale klimaatbeleid en ondersteunt het de toezeggingen van het land in het kader van de Sustainable Development Goals. Op de lange termijn zal het proefproject naar verwachting de schaalvergroting van I-DIP in heel Pakistan katalyseren, waardoor de autoriteiten de beschikking krijgen over een geavanceerd instrument om te anticiperen op deze extreme gebeurtenissen en ze te beheersen.

De aanpak van FutureWater en Galayr is zowel wetenschappelijk rigoureus als contextueel onderbouwd, zodat het ontwikkelde droogtemodel lokaal relevant, duurzaam en volledig geïntegreerd is in bestaande nationale systemen zoals die van SODMA en NADFOR. In het model worden top-down (gegevensgestuurd, met behulp van machinaal leren) en bottom-up (op basis van informatie van belanghebbenden) benaderingen gecombineerd, waarbij satellietgegevens, klimaatindices en inheemse kennis worden gecombineerd om gezamenlijk op impact gebaseerde voorspellingen en op consensus gebaseerde triggers voor anticiperende actie te ontwikkelen.

Voor de ontwikkeling van het droogtevoorspellingsmodel en de kennisoverdracht richten we ons op de volgende pijlers:

  • Een gefaseerd werkplan dat institutionele capaciteitsbeoordelingen, modelontwikkeling, validatie, overleg met belanghebbenden en praktische capaciteitsopbouw omvat.
  • Toepassing van geavanceerde voorspellingsmodellen, variërend van ARIMA en regressie tot meer geavanceerde machine learning-technieken, met behoud van de focus op bruikbaarheid en institutionele adoptie.
  • Een sterke nadruk op kennisoverdracht, inclusief trainingsprogramma’s en het opzetten van een gezamenlijk platform voor het delen van kennis met behulp van het FutureWater Academy-platform
  • Een robuust risicomanagementplan, inclusief mitigatiestrategieën voor dataschaarste, betrokkenheid van belanghebbenden en institutioneel verloop.

Het meest recente onderzoek heeft zich gericht op het identificeren van historische megadroogtes op basis van paleo-gegevens en het begrijpen van hun klimatologische oorzaken, of op de studie van “moderne” gebeurtenissen en hun impact, meestal in laagland- en vlakke regio’s. Hooggebergteregio’s en sneeuwafhankelijke stroomgebieden zijn echter weinig bestudeerd, en er is weinig bekend over de impact van megadroogtes op de toestand en dynamiek van de cryosfeer in bergwatertorens.

Over het algemeen hebben stroomgebieden die afhankelijk zijn van hooggebergtesystemen een intrinsieke capaciteit om het gebrek aan neerslag en overmatige evapotranspiratie te bufferen, afhankelijk van de waterreserves opgeslagen in de cryosfeer (sneeuw, gletsjers en permafrost). Er wordt aangenomen dat deze buffercapaciteit beperkt is tot een kantelpunt wordt bereikt, waarna de impact van watertekorten en temperatuur-extremen kan worden versterkt en het functioneren van ecosystemen en watersystemen in gevaar kan brengen.

MegaWat heeft een dubbele doelstelling: 1) het aanpakken van kennisgebreken over de hydroklimatologische oorzaken van extreme droogtes en hun impact op de waterbalans van de bergwatertorens van Europa, met speciale nadruk op het samenvallen van samengestelde gebeurtenissen en cascade- en multischaleffecten, en 2) het ontwikkelen en voorstellen van nieuwe adaptatiestrategieën om om te gaan met de duur, omvang en ernst van toekomstige megadroogtes en hun potentiële impact op milieu- en sociaaleconomische activa.

Voor de uitvoering richt MegaWat zich op de hooggebergteregio’s van Europa en hun afhankelijke stroomgebieden. MegaWat streeft naar de ontwikkeling van drie producten:

  • Product 1. Een methodologisch kader voor de identificatie en karakterisering van historische megadroogtes tijdens de instrumentele periode, en de beoordeling van de rol van de cryosfeer bij het ondersteunen van de landschapsontwikkeling van stroomafwaartse gebieden, of bij het bufferen van klimaatveranderingseffecten. Product 1 is gebaseerd op een combinatie van klimaatregionalisatie, modellering van de oppervlakte-energiebalans, hydrologische simulatie en analyse van waterevaluatie en -toewijzing op stroomgebiedniveau (zie onderstaande figuur).
  • Product 2. Een hoog-resolutie, open-toegang, geregionaliseerde klimaatdatabase.
  • Product 3. Een lijst van potentiële adaptatiestrategieën die nuttig zijn voor de preventie en mitigatie van droogteeffecten, en voor de versterking van de waterveiligheid en veerkracht van hooggebergteregio’s en afhankelijke stroomgebieden. Deze scenario’s worden overeengekomen met regionale en lokale actoren en belanghebbenden, en hun effectiviteit wordt geëvalueerd onder extreme droogtescenario’s in drie pilotregio’s in Europa. Deze pilotregio’s worden vooraf geselecteerd op basis van criteria van representativiteit, strategisch belang en kwetsbaarheid voor droogtes.

 

Schematische weergave van een hooggebergtebekken, inclusief de belangrijkste componenten, processen en effecten gerelateerd aan droogtes.

FutureWater speelt een belangrijke rol in MegaWat door het coördineren van het werkpakket dat tot doel heeft simulatie-instrumenten te ontwikkelen en te testen die helpen bij de aanpassing aan megadroogtes en het ondersteunen van het besluitvormingsproces. Twee specifieke doelstellingen worden nagestreefd in dit werkpakket: a) de ontwikkeling van een methodologisch prototype voor het kwantificeren van impacten en het identificeren van kantelpunten voor waterveiligheid in sneeuwafhankelijke stroomafwaartse stroomgebieden, en b) de generatie en integratie van sneeuwdroogte-indicatoren in het Drought Early Warning System van FutureWater, genaamd InfoSequia (zie onderstaande figuur).

Workflow van het InfoSequia Early Warning System ontwikkeld door FutureWater en aangepast voor de detectie van kantelpunten van watertekort in sneeuwafhankelijke stroomgebieden. Meer informatie over InfoSequia.

Een one-pager kan hier worden gedownload.

Erkenningen

Dit project heeft financiering ontvangen van het Water4All-programma met cofinanciering van CDTI (Spaanse Dienst voor Wetenschap en Technologie) en het Horizon Europe-kaderprogramma van de EU voor onderzoek en innovatie.