Deutliche Unterschätzung der Hochwasserrisiken

Damit Hochwasserge­fahren bess­er eingeschätzt wer­den kön­nen, sollen Gefahrenkarten his­torische Dat­en ein­beziehen. Dafür plädieren Forschende am CEDIM – Cen­ter for Dis­as­ter Man­age­ment and Risk Reduc­tion Tech­nol­o­gy des Karl­sruher Insti­tuts für Tech­nolo­gie (KIT). Das CEDIM hat einen ersten Bericht zur Flutkatas­tro­phe in Rhein­land-Pfalz und Nor­drhein-West­falen vorgelegt. Was die Rolle des Kli­mawan­dels bet­rifft, birgt die Kom­bi­na­tion aus mehr ver­füg­barem Wass­er in der Atmo­sphäre und ein­er zunehmenden Beständigkeit von Großwet­ter­la­gen ein steigen­des Poten­zial für extreme Niederschlagsereignisse.
Die Hochwasserkatas­tro­phe in der ver­gan­genen Woche hat in Deutsch­land mehr als 170 Todes­opfer gefordert (Stand: 21. Juli 2021). Immer noch wer­den Men­schen ver­misst. Die Schä­den an Gebäu­den und Infra­struk­tur lassen sich erst grob bes­tim­men und gehen in die zweis­tel­li­gen Mil­liar­den – davon allein min­desten zwei Mil­liar­den Euro für Verkehrsin­fra­struk­turen. Inzwis­chen hat der Gesamtver­band der Deutschen Ver­sicherungswirtschaft e.V. (GDV) den ver­sicherten Schaden auf vier bis fünf Mil­liar­den Euro nur in Rhein­land-Pfalz und Nor­drhein-West­falen geschätzt. Wie kam es zu den Über­flu­tun­gen, die vor allem Rhein­land-Pfalz und Nor­drhein-West­falen betrafen? Wie lassen sich Hochwasserge­fahren – beson­ders sel­tene, extreme Ereignisse – vor­ab bess­er abschätzen? Mit diesen Fra­gen hat sich die Foren­sic Dis­as­ter Analy­sis (FDA) Group des CEDIM befasst und einen ersten Bericht vorgelegt.
Wie die Forschen­den erläutern, führten enorme Nieder­schlags­men­gen dazu, dass beispiel­sweise der Pegel an der Ahr (Alte­nahr) seinen bish­eri­gen Reko­rd von 2016 (3,71 Meter, Abfluss: 236 m³/s) deut­lich über­stieg. Über­flu­tungs­be­d­ingt fiel die Messsta­tion bei einem Wert von 5,05 Metern (Abfluss: 332 m³/s) allerd­ings aus. Das Lan­desamt für Umwelt Rhein­land-Pfalz kalkulierte aus Mod­ell­rech­nun­gen für die Katas­tro­phen­nacht einen Pegel von bis zu sieben Metern, basierend darauf schätzten die Exper­tin­nen und Experten einen Abfluss zwis­chen 400 bis 700 m³/s ab.

Mehrere Faktoren führten zu den extrem hohen Niederschlagssummen

Aus mete­o­rol­o­gis­ch­er Per­spek­tive führten ver­schiedene Fak­toren zu den extrem hohen Nieder­schlagssum­men. Außer­dem ver­stärk­te das stark gegliederte Gelände der betrof­fe­nen Regio­nen, beson­ders im Land­kreis Ahrweil­er, mit teils tief eingeschnit­te­nen Flusstälern den Ober­flächen­abfluss. Der bere­its annäh­ernd gesät­tigte Boden durch teils kräftige Nieder­schläge in den vor­ange­gan­genen Tagen ver­schärfte die Sit­u­a­tion zusätzlich.

„Inner­halb von 48 Stun­den fiel in Teilen von Nor­drhein-West­falen und Rhein­land-Pfalz mehr Regen, als dort üblicher­weise im gesamten Monat Juli niederge­ht; der Haup­tan­teil ging sog­ar inner­halb von nur rund zehn Stun­den nieder.“
— Pro­fes­sor Michael Kunz, CEDIM-Sprecher

Um die Über­flu­tungs­flächen in den am schw­er­sten betrof­fe­nen Gebi­eten Kreis Ahrweil­er und Rhein-Erft-Kreis abzuschätzen, kom­binierte das Forschung­steam Satel­li­ten­dat­en mit Luftauf­nah­men von (Amateur-)Drohnen und Helikoptern sowie Fotos aus sozialen Medi­en. Nach diesen geschätzten Über­flu­tungs­flächen befind­en sich in den betrof­fe­nen Gebi­eten knapp über 19 000 Gebäude mit einem Wert von rund neun Mil­liar­den Euro. In Verbindung mit empirischen Dat­en ver­gan­gener Hochwasserkatas­tro­phen (Infra­struk­turschä­den, Ele­men­tarschä­den und andere Schä­den) schätzten die Forschen­den einen Gesamtschaden zwis­chen elf und 24 Mil­liar­den Euro (erste CED­IM-Schätzung: 21. Juli 2021). Dabei ist allerd­ings zu berück­sichti­gen, dass die Über­flu­tungs­flächen nur einen Teil der gesamten betrof­fe­nen Fläche ausmachen.

Mehr verfügbares Wasser in der Atmosphäre und zunehmende Beständigkeit von Großwetterlagen steigern Gefahr

Ob ein einzelnes Extremereig­nis oder die Abfolge mehrerer Extreme bere­its auf den Kli­mawan­del zurück­zuführen sind, lässt sich nach Aus­sage der Karl­sruher Katas­tro­phen­forschen­den wed­er exakt bele­gen noch kom­plett verneinen, beson­ders wenn es um Ereignisse auf kurzen Zeit- und Raum­skalen geht, die stark von lokalen Fak­toren bee­in­flusst sind. Für die großräu­mi­gen Prozesse in der Atmo­sphäre, die zur Entste­hung von Extremereignis­sen führen, gilt jedoch: Die Kom­bi­na­tion aus mehr ver­füg­barem Wass­er in der Atmo­sphäre infolge der Tem­per­aturzu­nahme und ein­er zunehmenden Beständigkeit von Großwet­ter­la­gen mit einem sich ten­den­ziell nach Nor­den ver­lagern­dem Jet­stream, dem Stark­wind­band in der oberen Tro­posphäre, birgt ein hohes Gefahren­poten­zial. „Da für diese drei Fak­toren ein pos­i­tiv­er Trend zu erwarten ist, wird auch das Poten­zial für extreme Nieder­schlagsereignisse in Zukun­ft zunehmen“, erk­lärt Kunz.

Bereits 1804 und 1910 bedeutende Hochwasserereignisse im Ahrtal

„Im Ahrtal gab es bere­its in der Ver­gan­gen­heit zwei beson­ders bedeu­tende Hochwasser­ereignisse, näm­lich 1804 und 1910. Ein Ver­gle­ich mit his­torischen Aufze­ich­nun­gen lässt annehmen, dass die diesjähri­gen Werte allerd­ings niedriger einzuord­nen sind als die von 1804“, sagt der stel­lvertre­tende CED­IM-Sprech­er Dr. James Daniell. Für das Hochwasser­ereig­nis von 1804 wurde der Abfluss von der Uni­ver­sität Bonn bere­its auf ca. 1 100 m³/s geschätzt. Das diesjährige Ereig­nis kön­nte hydrol­o­gisch betra­chtet ein ähn­lich­es Aus­maß wie das von 1910 mit einem Abfluss von 500 m³/s gehabt haben. „Die aktuellen Hochwasserkarten für das Ahrtal basieren derzeit auf ein­er Abflusssta­tis­tik mit Dat­en seit 1947, da seit diesem Zeit­punkt homo­gene Mess­rei­hen zur Ver­fü­gung ste­hen. Dadurch wer­den die bei­den his­torischen Ereignisse bei der Gefährdungsab­schätzung bish­er jedoch nicht berück­sichtigt“, sagt Dr. Andreas Schäfer, Erstau­tor des Berichts. So liegt die aktuelle Schätzung eines hun­dertjährlichen Hochwassers als Bemes­sungs­grund­lage für den Hochwasser­schutz für die Ahr bei 241 m³/s.
Die FDA Group des CEDIM plädiert drin­gend dafür, in Hochwass­er-Gefahrenkarten his­torische Dat­en ein­beziehen, auch aus der Zeit vor der kon­tinuier­lichen Mes­saufze­ich­nung, um Hochwasserge­fahren bess­er abschätzen zu kön­nen. „Zwar müssen wir bei den Analy­sen und Inter­pre­ta­tio­nen der Dat­en grund­sät­zlich beacht­en, dass sich sowohl Infra­struk­turen als auch Hochwasser­schutz­maß­nah­men in den ver­gan­genen Jahren verän­dert haben. Daher lassen sich die Mess­werte direkt schw­er­er ver­gle­ichen, und wir soll­ten uns weniger auf die Pegel­stände fokussieren“, erk­lärt Daniell. „Wir kön­nen die Pegel­stände von 1804 und 1910 als indi­rek­te Anzeiger her­anziehen, um Hochwasser­jahre zu iden­ti­fizieren. Mess­werte zum Abfluss, über die zeitliche Entwick­lung und über die Nieder­schlag­sum­men sind für die Inter­pre­ta­tion jedoch wichtiger. Let­z­tendlich soll­ten aber bei­de his­torische Größen – Pegel und Abfluss – beim Erstellen von Gefahrenkarten ein­be­zo­gen werden.“