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Hochwasserschutz

Unpünktliche Fluten

Von Pjotr Heller
 - 10:07
Land unter an der Leine bei Neustadt am Rübenberge. Eine echte Herausforderung für Ingenieure. Bild: dpa, F.A.S.

Der Juli dieses Jahres hat es, was schlechtes Wetter anbelangt, unter die Top Ten geschafft. 130 Liter Regen fielen hierzulande im Schnitt auf jeden Quadratmeter. Nach Auskunft des Deutschen Wetterdienstes qualifizierte er sich damit für einen Platz unter den zehn regenreichsten Julimonaten seit Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 1881. Einen erheblichen Beitrag dazu leistete Tief „Alfred“. In Niedersachsen sorgte es für starke Regenfälle, die in Wolfenbüttel einen Katastrophenalarm auslösten und in Goslar den als Weltkulturerbe geführten Marktplatz unter der Wasseroberfläche verschwinden ließen. Anfang des Jahres hatte im Norden bereits das Tief „Alex“ für Wassermassen gesorgt.

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Dabei war das Jahr noch ruhig, wenn man es etwa mit dem Jahr 2013 vergleicht, als Hochwasser im Juni mindestens 25 Todesopfer in Mitteleuropa forderten. Ähnlich verheerend wirkten sich das Alpenhochwasser im Jahre 2005 und das mitteleuropäische Hochwasser von 2002 aus. So hat die Mitte des Kontinents im noch jungen 21. Jahrhundert bereits drei Flutkatastrophen erlebt, denen man das Prädikat „Jahrhunderthochwasser“ zuschreiben kann.

Ist der Klimawandel schuld?

Was ist da los? Man könnte wie üblich dem Klimawandel die Schuld geben. Schließlich gilt er als Hauptverdächtiger, wenn es darum geht, eine Häufung von Wetterextremen zu erklären. Allein – aus wissenschaftlicher Sicht ist das beim Hochwasser nicht so einfach. „Das Problem ist, dass deren Größe nicht nur mit dem Klima zusammenhängt, sondern beispielsweise auch mit den Änderungen in der Landnutzung, mit Flussbebauungen und Flussbegradigungen“, sagt Günter Blöschl, Hydrologe von der Technischen Universität Wien. Diese Faktoren lassen sich kaum auseinanderdröseln, weshalb es schwerfällt, den Einfluss des Klimawandels auf das Hochwasser in Europa direkt aufzuzeigen. Doch genau das hatte sich Blöschl zum Ziel gesetzt. Dafür musste er erst einmal eine neue Methode finden.

Sein Augenmerk fiel auf die zeitlichen Verschiebungen der Hochwassersaison. Er wollte untersuchen, wann die Flüsse Europas ihren höchsten Pegelstand erreichen und wie sich dieser Wert in den letzten Jahrzehnten verschoben hat. Keine einfache Aufgabe, denn bei den Pegelmessungen gibt es keine gemeinsamen internationalen Standards. „Das macht jedes Land, jede Provinz für sich“, erklärt Blöschl. Bayern etwa misst unabhängig von Hessen, nutzt andere Mittel, einen geregelten Datenaustausch gibt es nicht. Gemeinsam mit mehr als vierzig anderen Forschern sammelte Blöschl nun Daten aus 4262 Messstationen in 38 Ländern, arbeitete diese Informationen auf und erstellte damit erstmals einen hydrologischen Datensatz für die europäischen Hochwasser zwischen 1960 und 2010. Die Ergebnisse wurden in der vergangenen Woche in „Science“ präsentiert.

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Zu früh oder zu spät - Überschwemmungen kommen nie gelegen

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass sich Hochwasser zeitlich mitunter um mehrere Wochen verschoben haben. Sie liefern auch Hinweise auf die Ursachen dieses Phänomens. Im Nordosten Europas, in Schweden, Finnland und in den baltischen Regionen, treten Hochwasser heutzutage einen Monat früher auf als noch in den Sechzigern. Das liegt daran, dass der Schnee in diesen Gegenden früher schmilzt. Rund um die Nordsee hingegen kommen die Hochwasser nun rund zwei Wochen später, was vermutlich an den Veränderungen der Nordatlantischen Oszillation liegt.

Diese Schwankungen im Druckverhältnis zwischen dem Tiefdruckgebiet über Island und dem Hoch über den Azoren haben großen Einfluss auf das Wetter in Europa. Ihre Veränderung könnte dazu geführt haben, dass Winterstürme samt den damit einhergehenden Hochwassern nun später eintreten. An der Atlantikküste zwischen Südengland und Portugal wiederum treten die klassischen Winterhochwasser nun bereits im Herbst ein und damit deutlich früher. Diesmal sind es stärkere Regenfälle, welche die Böden schneller an die Grenzen der Wasseraufnahme bringen.

Die Veränderungen der Nordatlantischen Oszillation, die früheren Schneeschmelzen und die stärkeren Regenfälle kann man durchaus mit dem Klimawandel in Verbindung bringen. Damit haben die Forscher um Günter Blöschl tatsächlich einen Zusammenhang zwischen Klimawandel und Hochwassern aufzeigen können. „Man kann aber nicht sagen, dass die Hochwasser in ganz Europa durch den Klimawandel größer ausfallen“, sagt der Hydrologe. Für den Nordosten erwartet er sogar, dass sie kleiner werden. Denn dort gibt es nicht nur eine frühere Schneeschmelze, sondern generell weniger Schnee.

Für die Landwirtschaft besonders folgenreich

Für viele Branchen hat aber auch schon der Zeitpunkt allein eine Bedeutung. Zum Beispiel für die Landwirtschaft. Denn spätere Hochwasser bedeuten auch weichere Böden, mehr Erosion und Schäden an den Pflanzen. Frühere Hochwasser hingegen können die Verwaltung von Wasserreservoirs durcheinanderbringen.

Was bedeutet das nun für den Hochwasserschutz? Auf den ersten Blick nicht viel: „Die Studie ist hochinteressant, zeigt klar Trends auf, löst aber nicht das Problem, wie wir als Ingenieure mit dem Thema Hochwasser umzugehen haben“, sagt Boris Lehmann vom Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik der Technischen Universität Darmstadt. Will man ein bestimmtes Gebiet schützen, geschieht das in zwei Schritten. Zunächst muss man wissen, mit wie viel Wasser man es zu tun bekommt. Die Hydrologen schätzen dafür ab, wie viel Wasser in einer bestimmten Zeit durch das Gebiet fließen wird. Interessant sind hierbei vor allem die Extreme.

Ein typischer Wert ist der sogenannte hundertjährliche Abfluss. Das ist eine Wassermenge, die nach menschlichem Ermessen im Schnitt einmal alle hundert Jahre vorkommt. Ist die festgelegt, kommt es darauf an, wie man Städte schützen kann. Entweder mit Deichen oder indem flussaufwärts Rückhaltebecken angelegt werden, die mitunter mehr als eine Million Kubikmeter fassen und normalerweise leer sind. Ist jedoch eine Hochwasserwelle im Anmarsch, kann man die Becken volllaufen lassen, einen Teil der Fluten zwischenspeichern und später kontrolliert ablassen.

Mit Sicherheitspuffer gegen das Unvorhersehbare

Doch solche Extremereignisse könnten künftig deutlich zunehmen. Man weiß nur nicht exakt, in welchem Umfang. Die typische Reaktion von Ingenieuren auf Unvorhergesehenes besteht darin, einen Sicherheitspuffer einzuplanen. Sie packen also auf die voraussichtliche Wassermenge des Jahrhunderthochwassers noch mal einen „Klimafaktor“ drauf. Dieser Faktor, der seit etwa zehn Jahren mit einberechnet wird, spiegelt sich heute schon in einigen aufgestockten Dammbauwerken und erweiterten Rückhaltebecken wider.

Auch beim Bau von Wasserkraftwerken sind Überlegungen zum Hochwasserschutz angebracht. Bevor das Wasser eine Turbine antreiben und Strom generieren kann, muss es erst mal aufgestaut werden, um eine Fallhöhe zu erzeugen. „Die Staubauwerke sind eine Barriere, die im dümmsten Fall bei Hochwasser im Wege steht“, sagt Boris Lehmann. Das könnte zu Überschwemmungen vor dem Wasserkraftwerk führen. Also muss man die Durchflussöffnung richtig dimensionieren, damit das nicht passiert. In der neuesten Fassung der dafür zuständigen DIN-Norm sei berücksichtigt worden, dass Hochwasserereignisse höchstwahrscheinlich zunehmen, sagt Lehmann. So sei etwa das Neue Wasserkraftwerk Rheinfelden am Hochrhein, das 2010 in Betrieb ging, nach diesen überarbeiteten Regeln errichtet worden.

Der Klimafaktor wird von Region zu Region unterschiedlich angesetzt

Entscheidend bei alledem ist, wie der Klimafaktor ausfällt. In Baden-Württemberg etwa gibt es dafür einen technischen Leitfaden, der beschreibt, wie hoch er in welchem Teil des Bundeslandes angesetzt werden soll. In den Oberläufen von Neckar und Donau im Süden müssen Ingenieure 25 Prozent Sicherheitspuffer aufschlagen, weiter im Norden des Bundeslandes sind es nur noch 15 Prozent. Das hängt unter anderem auch davon ab, auf welche Weise sich Hochwasser bilden. In den Höhenlagen Baden-Württembergs ist Regen in Verbindung mit Schneeschmelze ausschlaggebend, am Neckar hingegen spielt lang anhaltender Landregen eine größere Rolle. Solche lokalen Gegebenheiten sind auch in die Analysen von Günter Blöschl und seinen Kollegen eingeflossen. Sie könnten helfen, die Klimafaktoren noch besser zu bestimmen. Damit würde die Ingenieurskunst, die vor Überschwemmungen schützen soll, dann doch von der Grundlagenforschung profitieren.

Quelle: F.A.S.
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