Langfristige Variabilität extremer Hochwasserereignisse

In den letzten Jahren haben mehrere große Hochwasserereignisse in Deutschland und Österreich enorme Schäden verursacht. Da diese Ereignisse innerhalb weniger Jahre aufgetreten sind, stellt sich die Frage, ob die Anzahl und Größe von Hochwasserereignissen zugenommen hat. Forschungsergebnisse zu diesem Thema sind bisher nicht schlüssig. Teil des Problems ist die Tatsache, dass Hochwässer oft zeitlich gehäuft in hochwasserreichen Perioden auftreten. Dies erschwert die Identifikation von Veränderungenim Hochwasserregime erheblich. Ziel dieses Projektes ist es zu verstehen, ob es zu Veränderungen im Auftreten von Hochwasserereignissen gekommen ist und was die Ursachen für diese Veränderungen sind. Das Projekt wird die langfristige Variabilität von Hochwässern in den Flüssen Deutschlands und Österreich untersuchen, und sie Veränderungen im Klima und der Landnutzung zuordnen. Änderungen im Auftreten von Hochwässern werden üblicherweise mit Trendanalysen untersucht. Dieses Projekt wird hingegen hochwasserreiche und hochwasserarme Perioden in Raum und Zeit identifizieren. Der Vorteil des Ansatzes liegt darin, dass auch langjährige Zyklen natürlicher Variabilität erfasst werden können. Bei der Analyse werden historische Hochwasserdaten mit einbezogen, um den Beobachtungszeitraum über den Bereich der gemessenen Daten hinaus zu verlängern. In den Gebieten in denen im Rahmen des Projektes Änderungen im Hochwasserregime identifiziert werden, werden Hochwasserdaten mit Klimadaten und Landnutzungsänderungsdaten verglichen. Dafür wird eine neue regionale Methode entwickelt, die die Informationen von vielen Messstationen gemeinsam auswertet. Das Projekt beschreitet wissenschaftliches Neuland in den folgenden Punkten: (a) Zum ersten Mal wird die Veränderung im Auftreten von Hochwasserereignissen in Deutschland und Österreich in konsistenter Weise untersucht. (b) Die Analyse unterscheidet hochwasserreicheund hochwasserarme Perioden,wodurch - im Gegensatz zu Trendanalysen - langjährige Zyklen erfasst werden können. (c) Neue raum-zeitliche Methoden zur Bestimmung von Hochwasserveränderungen und deren Prozessursachen werden entwickelt. Durch die Berücksichtigung von Informationen mehrere Messstationen wird die Datenunsicherheit im Vergleich zu Einzelstationen verringert und die Genauigkeit der Ergebnisse erhöht. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse des Projektes zu einem verbesserten Verständnis von Hochwasserveränderungen und deren Prozessursachen führen, wodurch eine Grundlage für genauere Berechnungsmethoden in Gebieten mit und ohne Abflussmessungen gelegt wird.

In letzter Zeit gab es in Europa eine Reihe größerer Überschwemmungen, und es scheint, als hätten sie an Zahl und Ausmaß zugenommen. Diese Ereignisse deuten darauf hin, dass wir möglicherweise in eine überschwemmungsreiche Periode eingetreten sind, d. h. in eine Zeit, in der Überschwemmungen häufiger und größer als gewöhnlich sind. In diesem Projekt wurde untersucht, ob die Eintrittswahrscheinlichkeiten solcher Extremhochwasser in den letzten Jahren im Vergleich zu früher tatsächlich gestiegen sind und was die Treiber solcher Prozesse sein könnten. Der Idee dieses Projekts bestand darin, Hochwasserveränderungen in einer Vielzahl von europäischen Einzugsgebieten (darunter mehr als 600 Einzugsgebiete in Österreich und Deutschland) auf konsistente Weise zu analysieren, um hochwasserreiche und hochwasserarme Raum-Zeit-Regionen mit über- und unterdurchschnittlichem Auftreten von Hochwasser zu identifizieren. Eine neue Methode aus der Scan-Statistik wurde entwickelt, um raum-zeitliche Karten mit hochwasserreichen und hochwasserarmen Perioden für die letzten fünf Jahrzehnte zu erstellen. Eine deutliche Veränderung der Muster ist in den letzten zwei Jahrzehnten erkennbar, wobei die meisten der entdeckten Anomalien in Nordwesteuropa hochwasserreich waren, während fast alle erkannten Anomalien im Osten und Süden Europas hochwasserarm waren. Die Analyse wurde um historische Hochwasserinformationen erweitert, um eine langfristige Perspektive der Hochwasserveränderungen zu erhalten. Eine neue Datenbank mit 103 halbjährlichen historischen Hochwasserreihen wurde auf der Grundlage dokumentarischer Unterlagen erstellt, die alle wichtigen Regionen Europas der letzten 500 Jahre abdeckt. Die dokumentarischen Daten zu einzelnen Hochwassern wurden in einen dreiskaligen Intensitätsindex transformiert und räumlich und zeitlich interpoliert. Neun hochwasserreiche Perioden und zugehörige Regionen wurden identifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass die letzten drei Jahrzehnte zu den hochwasserreichsten Perioden in Europa in den letzten 500 Jahren gehören. Ein neuartiger datenbasierter Ansatz zur Zuordnung von Hochwasseränderungen wurde entwickelt, um Änderungen des Auftretens von Hochwasser mit klimatischen und anthropogenen Faktoren in Verbindung zu bringen. Der Ansatz wurde auf 96 Einzugsgebiete in Oberösterreich angewendet, in denen dekadische Schwankungen der Extremniederschläge stärker mit langfristigen Schwankungen der Hochwasserhäufigkeitskurven verbunden waren, als andere klimatische und anthropogene Einflussfaktoren. Die Gesamtergebnisse bestätigen die Projekthypothese, dass wir in eine hochwasserreiche Periode eingetreten sind, in der die Hochwasserereignisse größer als üblich sind. Die aktuelle Periode unterscheidet sich auch in Bezug auf die durchschnittliche Temperatur und Saisonalität von anderen hochwasserreichen Perioden des letzten halben Jahrtausends.