Stormvloeden, terpen, dijken en landverlies in de kom van de Zuiderzee

‘die vloeden van jare tot jare hogher‘ - deel 4 - landverlies Schokland eo 800 – 1700

De eilanden Urk en Schokland omstreeks 1570; detail van de kaart van Christiaan Sgrooten.

1. Het landverlies van Schokland

Het ‘oude land’ binnen de grenzen van de huidige Noordoostpolder is in de loop van vele eeuwen sterk afgenomen. Eén van die gebieden is Schokland en omgeving.

Het gebied Schokland en omgeving heeft veel land verloren. Wiggers en Van der Heide hebben met toenmalige kennis van de bodem en de ouderdom van archeologische vondsten de oppervlakten voor een aantal tijdstippen gereconstrueerd.

De reconstructie betrof niet het zuidelijk gedeelte van Schokland dat in de loop de jaren verloren is gegaan, daar dit buiten de begrenzing van de polder viel. Voor dit artikel is het aannemelijke verloop van de lijnen van dit deel door mij er voor de jaren 800, 1200 en 1400 AD bij getekend.
De opgemeten oppervlakken zijn weergegeven in onderstaande tabel. De bijbehorende jaartallen zijn afkomstig van Wiggers en Van der Heide.<1>

Tabel 1. Oppervlakken (hectares)
jaar   Schokland Noord  Zuid
800   3.564
1200 2.618        1.389  1.229
1400 1.915        1.065     850
1600    952           606     346
1789    308           176     132
1850    143             44     100

Later zijn vooral bij de datering van archeologische vondsten rond 800 AD vraagtekens gezet. Welke datering hoort wel bij Van der Heide’s voor 800- AD gereconstrueerde gebied ?
Gepoogd is deze vraag te beantwoorden met een abrasie-model.

2. Abrasiemodel

Een model is nooit compleet, geeft nooit helemaal de werkelijkheid weer; er blijft te weinig “haar” op zitten. Maar het is wel een middel om op een globaal niveau inzicht te krijgen in wat er aan de hand kan zijn geweest. Het kan de gevoeligheid van verschillende factoren aangegeven en hypotheses toetsen. Het kan antwoorden geven op vragen, die op andere wijze niet (helemaal) of niet te beantwoorden zijn.

De grafieken geven de uitkomsten van het model weer alsook de mate van invloed van verschillende factoren als windklimaat, strijklengtes (de beschikbare lengtes van de wind boven geheel open water), sedimentatie, verandering van het gemiddeld zeeniveau, wat resulteert in een eroderende of abraserende golfenergie.
Het model is afgesteld (geijkt) aan twee jaartallen: 1200 AD en 1600 AD. Gekozen is voor 1600 omdat er later sprake is van zwaardere oeververdediging, en voor 1200 omdat er geen bewoningssporen uit 800 AD zijn. De aanname in het model is, dat de erodeerbaarheid van de oevers vóór 1200 AD, gelijk is als die in de periode 1200-1600 AD.



3. Waardoor Schokland kleiner werd

In het algemeen wordt de landafslag in de periode 800 – 1850 AD steeds heviger. Dat komt in hoofdzaak door de toename van golfenergie per tijdseenheid als gevolg van de tot 1700 AD toenemende effectieve strijklengte.
In de periode 1100-1250 AD is er een versnelling in de landafbraak door de grotere windintensiteit (met meer stormen) en de grotere golfenergie per tijdseenheid als gevolg van hogere standen van het gemiddeld zeeniveau (GZN).

Wanneer de gebiedsoppervlakken van 1200 en 1600 bij benadering juist zijn geraamd door Van der Heide en Wiggers, dan lijkt het oppervlak dat zij op 800 AD dateren van veel latere datum te zijn, namelijk van omstreeks 935 AD, wat ook wel was te verwachten (zie punt 10 van bijlage 1).
Het abrasiemodel extrapoleert een oppervlak voor Schokland voor het jaar 800 AD van 3.922 ha.
Bij vergelijkbare oeverweerstand als vóór 1600 AD (d.w.z. zonder de zwaardere beschermingsmaatregelen die in de 17e eeuw werden geïntroduceerd) zou er al in 1790 zo goed als niets meer van het eiland zijn overgebleven.
De jaarlijkse afslag van alle oevers nam van 800 – 1600 AD toe van gemiddeld 2,2 tot 8,0 meter (zie grafiek). Wordt de afslag geheel toegerekend aan de zwaarst getroffen noord-westelijke helft van het eiland dan verdubbelen deze cijfers.

Er is de hele periode oeverafslag geweest. Daarom zullen de boeren de zomerkades of -dijkjes niet vlak bij de oever hebben gelegd. Als een zomerdijkje of kade 25 jaar mee wilde gaan, dan moest het omstreeks 1100 AD in het westen wel 100 meter uit de oever worden gelegd. Op het nattere voorland konden goed schapen gehouden worden. De dijkjes keerden de meeste zomervloeden en waren er in de winter hogere vloeden in aantocht, dan stak men ze door.
De inklinking/ landdaling door het in cultuur brengen (slootjes) werd vaak weer gecompenseerd door de aangroei van de deklaag met klei (sloef tot 1560, zeeklei daarna). Omstreeks 1000 AD verdween de bovenzijde van het veen geheel onder water (onder GZN), zodat die niet meer oxideerde. Wat wel bleef was de compactie als gevolg van de steeds zwaarder wordende deklaag.
Zie hiervoor het artikel ‘Riet, zegge en klei - De waterstanden en de bodem van Schokland en omgeving (1415 BC – 2016 AD)’ op de site:
http://www.schoklanddoordeeeuwenheen.nl/
Ondermijning van die deklaag zal een belangrijke factor zijn geweest bij de oeverafslag. Als de waterlijn in de buurt van een zomerkade was gekomen dan zal het extra gewicht van die kade alleen maar hebben meegewerkt aan de versterking van het schademechanisme.
Omdat het eiland vooral aan de westzijde land verloor, is het niet ondenkbaar dat het gebied historisch gezien vooral vanaf de oostzijde is ontgonnen.


4. Urk en Schokland één eiland ?

Op de kaart van Christiaan Sgrooten uit 1570 staan de oude kerken van Urk en die op de Zuidpunt van Schokland getekend. Volgens latere kaarten is de afstand tussen de kerken in oost-westrichting (x coördinaten) zo’n 12,2 km. Het water dat Sgrooten daartussen weergeeft heeft dan naar verhouding een breedte van ongeveer 7 km.
Er van uitgaande dat de oeverafslag op Schokland zich alleen op de westelijke helft heeft afgespeeld, en de luwe kanten van Schokland en Urk weinig afkalden, dan berekent het abrasiemodel dat er in de periode 800-1575 AD aan de westoever van Schokland niet meer dan 5,97 km land is afgeslagen, zodat Urk en Schokland nog meer dan 1,03 km uit elkaar liggen. M.a.w.: ook in 800 AD is Urk nog steeds een eiland.

Natuurlijk heeft de kaart van Sgrooten wel een schaal probleem. Dat is veel minder het geval bij de wat latere kaart van Willem Jansz. Blaeu (ca. 1608). Volgens deze kaart, waarvan hier een uitsnede is afgebeeld, is de afstand tussen Schokland en Urk 9.020 meter. Als er van zou worden uitgegaan dat alleen de westoever is afgekalfd, dan is er in de periode 800 – 1608 maximaal 6.480 meter oever afgeslagen. Ook bij deze berekening ligt Urk in 800 nog verder dan 3.280 meter van Schokland verwijderd.

5. Sporen van zee-inbraken

Op de afbeelding een tekening van Eilander & Heijink (1990) van de situatie op Schokland omstreeks
1825. Daarnaast zijn de hoogteverschillen volgens het Actueel Hoogtebestand Nederland weergegeven, waarop de door Eilander getekende zee-inbraken als bodemverlagingen (depressies) nog goed zichtbaar zijn. De plekken van bodemboringen (cores) uit 2013 zijn tevens aangeduid. <2>

Bijlage 1. Beschrijving abrasiemodel voor Schokland

Gepoogd is om het verlies van het landoppervlak van Schokland in de periode 800 – 1600 AD te berekenen met een abrasie- of oeverafslag-model.

1. Het model is gebaseerd op golfenergie. De energie van een windgolf op zee per m2 oppervlakte-eenheid is:
Etot = ?.g.?.H2 , waarin,
? = dichtheid 1,024.103 kg/m3
g = versnelling van de zwaartekracht = 9,81 m/sec2
H = golfhoogte (m)
Voor het berekenen van de oeverafslag-index van Schokland voor de opeenvolgende perioden van 25 jaren is een aanpak gekozen, die eveneens is gebaseerd op de golfenergie.
2. De waterdiepte d en strijklengte (de vrije windbaan over water) bepalen de golfhoogte H en de golfperiode TH (m/sec) bij een gegeven windsnelheid.
Bij loodrechte aanstroming geldt:
H = 0,283 (0,35D0,75) * [ 0.0125 F0,42 / (0,35 D0,75) ]
TH = 2.4 p (0,833D0,375) * [ 0,077 F0,25 / (0,833 D0,75) ]
De golfenergie-eenheid per tijdseenheid is:
H2/TH.
De oevers kalven niet alleen af bij stormvloeden, maar worden in zekere zin aangetast door het hele spectrum van windrichtingen, windsterktes en –duren met bijbehorende waterbewegingen.
3. De aanname is dat één gekozen windsnelheid in combinatie met het aantal temperatuur-afhankelijke stormen het hele eroderende wind- en waterbewegingsspectrum kan representeren.<3>
Als maatgevende parameter is een windsnelheid Vw van 12,45 m/sec gekozen die op Texel in 92,7 % van de tijd wordt onderschreden.<4>
4. Het gemiddeld zeeniveau (GZN) is voor de verschillende jaren bekend of gereconstrueerd. Zie hiervoor het artikel ‘Riet, zegge en klei. De waterstanden en de bodem van Schokland en omgeving (1415 BC – 2016 AD)’ op de site:
http://www.schoklanddoordeeeuwenheen.nl/
5. De strijklengtes van 1850 zijn opgemeten in alle bovengenoemde windrichtingen. De effectieve strijklengte is rekening houdend met bovenstaande percentages berekend op 24.483 meter. Deze lengte blijft tussen 1850 en 1700 onveranderd. Daarna is de lengte verminderd in de zelfde mate als de wortel uit het oppervlak van de Zuiderzee (oppervlak incl. platen en ondieptes) in 800 AD en 0 AD kleiner is geworden (t.o.v. 1700 AD). Dit oppervlakte is opgemeten in de Atlas van Nederland in het Holoceen(Vos, 2011).
Effectieve strijklengte Fe verloopt van 24.483 m (1700 AD), naar 19.572 m (800 AD) naar 17.314 m (0 AD). De afgeleide formule voor Fe voor de verschillende jaren is:
Fe = 0,0014*(jaartal)2 + 1,9713*jaartal + 17.103
6. De waterdiepte d is voor oude tijden onbekend en voor de jongere moeilijk te bepalen, ook door allerlei geulenstelsels. In 1926 heeft de Staatscommissie Lorentz in haar model als gemiddelde waterdiepte voor het Friese bekken 4,00 meter aangehouden en voor de Kom 3,20 m.
Op basis van de ligging van Schokland is voor dat jaar als gemiddelde diepte voor het traject vanaf Schokland aangehouden 20 % van de diepte in de kom en 80 % van de diepte van het Friese bekken: 3,82 meter. Op grond van de vorming van een sedimentlaag op de bodem is aangenomen, dat de bodem naar het verleden toe lager komt te liggen. Omdat daarover getalsmatig weinig bekend is, is aangehouden dat de sedimentatie van de bodem - het pakket van Almere- en zeekleiafzetting - geleidelijk (lineair) is verlopen met 0,5405 mm per jaar. De bodemdaling van het pleistoceen is ongeveer 0,25 mm per jaar; omgekeerd, naar het verleden toe was de bodemstijging 0,25 mm. Dat wil zeggen dat de bodem naar het verleden toe 0,5405-0,25 = 0,2905 mm per jaar dieper wordt. De voor elke 25-jaar periode berekende diepte d is de afstand tussen de bodem en het gereconstrueerde GZN, vermeerderd met de halve opwaaiing bij de windsnelheid Vw van 12,9 m/sec.
De formule voor opwaaiing s bij de effectieve strijklengte Fe is:
s = 0,4*10-6*Fe/ d

Uit de studie van Eric de Jong (2009) blijkt dat er in de periode 1962-2008 een stijging is van het aantal stormen aan de kust (zie grafiek Gemiddeld aantal stormen Kust). Er is voor deze periode (met een ruime variatie overigens) een verband tussen de wintertemperaturen en het aantal kuststormen (zie grafiek Relatie wintertemperaturen en kuststormen).



Buisman geeft in zijn ‘Duizend jaar weer’ voor de periode 750 –2000 AD de gemiddelde wintertemperaturen voor periodes van 25 jaar.
7. Het aantal n stormen is afhankelijk van de gemiddelde wintertemperatuur x van de opeenvolgende 25-jaar-perioden volgens de relatie <5>:
n = 25*( -0,5662*wintertemperatuur xoCelsius + 5,4602)
8. Uit het product van 2. en 7. = nx.H2/TH , is per 25 jaar een oeverafslagindex samengesteld voor de periode 800 – 1850 AD (gemiddelde = 1).
9. De door G. D. van der Heide en A.J. Wiggers getekende en door hen op archeologische en geologische basis gedateerde oppervlakken van Schokland e.o. in de verschillende jaren zijn aan de IJsselzijde door mij aangevuld i.v.m. de (latere) landafslag in het zuiden door de IJssel (zie groene lijnen op de afbeelding).
10. Door de verkregen indexlijn te ijken de oppervlakken van Schokland in 1200 en 1600 is voor de perioden daarvoor een theoretisch verloop van het landverlies aan te geven. Gekozen is voor 1600 omdat er in de 17e eeuw sprake is van zwaardere oeververdediging (zie het palenscherm op onderstaande pentekening van de Zuidpunt uit 1730 van J. Stellingwerf) <6>, en voor 1200 omdat er geen bewoningssporen uit 800 AD zijn, en de kleidekvorming op Schokland pas omstreeks 875 begint.<7>
Olfert Dapper beschrijft in 1663 de praktijk van het beheer op het noordelijk deel van Schokland, waar het ‘buitendijks, op de plaats waar voor enige jaren nog land was, met riet bezet [is]. Vrij veel riet dient tot behoud van dit eiland. Bij een geweldige stormwind breekt de kracht van de zee daarop, alvorens het dijkje schade oploopt. En wanneer de eilanders een zware storm voorzien, waardoor hun dijkje kan bezwijken, en zij bevreesd zijn voor de door de wind aangejaagde watergolven wat zware schade kan aanrichten en kan leiden tot vermindering van 't land, dan steken ze dit dijkje zelfs door. Het land dat vrijwel geheel veenachtig is kan geen sterke aanval van de zee verdragen en als het zeewater aan het dijkje staat dat doorgaans op moerassige bodem is gebouwd kan men niet beter doen dan het dijkje doorsteken.’ Vandaar dat de dijktracétjes zo’n grillig verloop hebben. In de periode vóór de afzetting van het kleidek was het veen van het type riet-zegge.
Een rietkraag die bij de oevers het kleidek stevig doorwortelt kan de oeverafslag hooguit iets afremmen.
Door de ijking aan de periode 1200-1600 AD is tevens in globale zin tegemoet gekomen aan in het model niet meegenomen factoren, bijv. het effect van de verminderende omtrek van het gebied (het oppervlak staat bij gelijkvormigheid overigens in een lineaire verhouding tot de omtrek).

11. Het abrasiemodel houdt alleen impliciet rekening met de afslag/erodeerbaarheid van de oever (doorworteld zegge-rietveen tot 875 AD, opbouw kleidek, oeververdediging). De weerstand van de oevers van de periode 1200 – 1600 is ook aangehouden voor de overige periodes.
Het windklimaat is gekoppeld aan de winterperiode (relatie met aantal kuststormen in de winter), terwijl er ook in de zomer oeverafslag zal plaats vinden.
Er is geen rekening gehouden met landverlies door ijsbeweging (‘ijsschuivingen’) en met de afnemende luwte die het kleiner wordende eiland Urk biedt.
Abrasie zal ook veroorzaakt zijn door de stroomsnelheden water > 0,3 m/sec wanneer een storm snel gaat liggen.

Tabel 2. Eroderende watersnelheden
Grondsoort                                      Maximum toelaatbare gemiddelde stroomsnelheid (m/s)
Samenhangende zware grond (klei, leem, löss)      0,60 – 0,80
Samenhangende zware grond en vast veen            0,30 – 0,60
Zavel, grof zand                                                         0,20 – 0,50
Fijn zand en slap veen                                               0,15 – 0,30

Naar verwachting is de stromingserosie voor Schokland echter niet heel groot. Grotere stroomsnelheden zullen zijn opgetreden als na het bereiken van de top van een grote vloed de storm plotseling gaat liggen en de stuwkromme een groot verhang heeft en zullen in de eerste plaats van invloed zijn op de veenlaag (> 0,30 m/sec).
Bij de monding van de Zuiderzee en bij Enkhuizen en rond Urk, waarlangs resp. de Zuiderzee de Kom zich snel legen zal dit bijvoorbeeld wel een grote rol hebben gespeeld. Ten zuiden van Schokland konden schippers nog tot 1816-1821 bij tegenwind en in de stroom ‘nog al geschikt’ het gat van Ens door laveren, terwijl men er daarna in dezelfde omstandigheden dikwijls voor moest ankeren.<8>
Al deze overige oorzaken en factoren die van invloed zijn op de abrasie zijn door de ijking impliciet toegerekend aan de waterbeweging als gevolg van wind en getijbeweging.

Gerrit van Hezel, Zwolle 29-12-2016

Zie ook de andere delen van ‘die vloeden van jare tot jare hogher‘ - Stormvloeden, terpen, dijken en landverlies in de kom van de Zuiderzee (800 AD – heden)

 

Literatuur: zie deel 5.

Voetnoten

Het jaar 1000 AD is door het theoretisch model berekend in plaats van het door G. van der Heide en A.J. Wiggers genoemd jaar 800 AD. In dat laatste jaar is er nog nauwelijks sprake van een kleidek. Bovendien zijn er geen bewijzen van bewoningssporen uit die tijd.
2 Biggelaar, 2014.
3 Een gelijk blijvende vorm van de relatieve kansverdeling.
4 Wieringa en Rijkoord (1983), p.160. Het aandeel van de verschillende wind richtingen is: 330 graden (hoek 20 graden): 3,5777 %; noord 360 graden (hoek 30 gr.): 7,074 %; 30 graden (hoek 30 gr.): 8,844; oost 60 graden (hoek 30 gr.): 7,517 %; 90 graden (hoek 30 gr.): 9,467 %; zuid 120 graden (hoek 30 gr.): 6,804 %; 150 graden (hoek 30 gr.): 5,819 %; zuid 180 graden (hoek 30 gr.) 8,444 %; 210 graden (hoek 30 gr.): 11,502 %; 240 graden (hoek 30 gr.) 12,310 %; west 270 graden (hoek 30 gr.) 11,13 %; 300 graden (hoek 20 gr) 3,802 %; 315 graden (hoek 20 gr.) 3,690 %.
5 De jaartemperaturen zijn ontleend aan Buisman Duizend jaar …, (alle delen). De formule heeft per jaar een behoorlijke spreiding: R2 = 0,2315. Door het opbossen in perioden van 25 jaar zal de spreiding geringer zijn.
6 Met dank aan Kees Groothoff, die me nadrukkelijk wees op de noodzaak om nog meer rekening te houden met belang van de factor oeververdediging.
7 Wiggers veronderstelde dat de aangetroffen bewoning op het sloefdek van Schokland dateerde uit de 9e eeuw. Door de toename van archeologische kennis is het echter duidelijk geworden dat deze bewoningsresten later gedateerd moeten worden, mogelijk zelfs ten dele in de 12e eeuw. Hogestijn (1992), p.97: persoonlijk commentaar aan Hogestijn van K. Vlierman, ROB Ketelhaven.
8 Aldus Willem Jan Schuttevaer (1861) die dit wijt aan ‘het verwijden der zeegaten’. Een niet te onderschatten factor zal ook de permanente uitbouw van het Kampereiland geweest zijn.

www.schoklanddoordeeeuwenheen.nl