Hochwasserrisiko besser abschätzen

(24.9.2018) Prof. Dr. Andreas Schumann und sein Team vom Lehrstuhl für Hydrologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben ein neues statistisches Modell entwickelt, mit dem sich vorhersagen lassen soll, wo und wie wahrscheinlich extreme Hochwasserereignisse in Deutschland sind. Anders als in früheren Modellen werden dabei drei Typen von Hochwasser mit verschiedenen Ursachen unterschieden:

• Starkregen, der ein oder zwei Tage andauert,
• Dauerregen über vier bis fünf Tage sowie
• schneebeeinflusste Hochwasser.

Im Labor an der RUB können Studenten verschiedene hochwasserrelevante Phänomene im Versuch nachvollziehen. (alle Fotos © Damian Gorczany) 

Früher wurden die Jahreshöchstwerte statistisch analysiert, das Modell unterschied dabei nicht zwischen Hochwassertypen. Genau das sei aber notwendig, um die Hochwasserwahrscheinlichkeit in bestimmten Gebieten abschätzen und entsprechende Schutzmaßnahmen planen zu können. So kann beispielsweise ein kurzer, lokal begrenzter Starkregen in kleineren Gebieten die Flüsse über die Ufer treten lassen, in größeren Gebieten aber nicht.

Aus Sand kann im Labor ein Höhenprofil aufgeschichtet werden. Ein Scanner erfasst es und projiziert farbcodierte Höhenlinien darauf. 

Wetterdaten und Pegelstände zusammenbringen

Schumanns Gruppe rechnete die drei Hochwassertypen für das neue Modell auseinander. Als Grundlage erhielten sie von den jeweiligen Landesämtern Aufzeichnungen der Pegelstände bestimmter Flüsse und setzten diese mit meteorologischen Daten des Deutschen Wetterdienstes zum gleichen Zeitpunkt in Beziehung. So erhielten sie eine Statistik darüber, welche Wetterereignisse welche Effekte in den Flüssen auslösen, und können darauf basierend Aussagen zum Hochwasserrisiko für die Zukunft ableiten. Das Modell basiert auf Daten des Flusses Mulde und der Region Ostharz. Prinzipiell funktioniere das aber für ganz Deutschland, allerdings müsse es für jedes Gebiet angepasst werden.

Wichtig für eine möglichst gut treffende Aussage seien auch die Randbedingungen jeder Region. Dazu zählen ...

• Bodenfeuchte,
• Bewaldung,
• ob und wie ein Gebiet landwirtschaftlich genutzt oder bebaut ist sowie
• das Relief des Geländes, das zum Beispiel bedingt, ob es eine steile oder flache Flutwelle gibt und wie schnell das Hochwasser abläuft.

Mit Handbewegungen kann zudem virtueller Regen ausgelöst werden. 

Hochwasser treten unregelmäßig auf

„Wir können nun ausrechnen, wie wahrscheinlich es ist, dass in einem beliebigen Jahr eine bestimmte Art von Hochwasser auftritt“, verspricht Andreas Schumann. Allerdings seien die Ereignisse nicht gleichmäßig über die Zeit verteilt. Gemeinsam mit Meteorologen der Goethe-Universität Frankfurt suchen die Bochumer Ingenieure derzeit nach einer Erklärung für hochwasserarme und -reiche Perioden.

In der Projektion können die Forscher verfolgen, wie sich das Wasser über das Gelände verteilen und wo es sich sammeln würde. 

(Noch?) kein Beleg für den Klimawandel

Seit ungefähr 1993 befindet sich Deutschland in einer hochwasserreichen Zeit. „Natürlich stellt sich immer die Frage, ob das die Folgen des Klimawandels sind“, konstatiert Andreas Schumann. „Aber bislang sind die Messreihen nicht lang genug, um einen solchen Zusammenhang zu belegen. Hochwasserreiche Perioden hat es auch schon früher gegeben.“ Trends zeichnen sich hingegen ab: Schneehochwasser sind seltener geworden,  Hochwasser durch Starkregen häufiger – statistisch signifikant ist das jedoch derzeit nicht.