Session 2C: Krisenmanagement: Aktuelle Forschungsergebnisse Beispiel Hochwasser

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1 Session 2C: Krisenmanagement: Aktuelle Forschungsergebnisse Beispiel Hochwasser Aus Schaden wird man klug!? Erkenntnisgewinne zwischen den Jahrhundertereignissen in 2002 und 2013 Dr. Andreas Becker Leiter Referat Niederschlagsüberwachung, Deutscher Wetterdienst Frankfurter Straße 135, Offenbach; 2. BMBF Innovationskonferenz, 7. Mai 2014 in Berlin

2 Impuls: Aus Schaden wird man klug! Wieviel klüger sind wir schon? Hochwasser-Krisenmanagement 2002 vs Welche Wetterlage führt zu Hochwasser in Ostdeutschland? Wie sieht der Niederschlag in der Zukunft aus? Verändertes Hochwasserrisiko in Deutschland? Forschung und Aktivitäten im Hochwasserschutz und Versicherungswesen 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 2 von 20

3 Wetterlage Hochwasser August 2002 Δ = 12h Am bildete sich ein markantes Höhentief. Dynamische Hebungsvorgänge führten auf der Vorderseite dieses iefs über Oberitalien zu raschem Luftdruckfall, so dass sich in der Nacht zum über der nördlichen Adria ein sogenanntes Vb-ief bildete (Kernisobare 1000 hpa). Es bezog extrem feuchte und warme mediterrane Luft in seine Zirkulation ein. Das ief zog anschließend auf einer "Vb-Zugbahn" nordostwärts (Abb. rechts), wobei seine Bewölkungsstruktur immer mehr verwirbelte. Auf der Alpensüdseite und über den Alpen selbst lagen zu diesem Zeitpunkt schon hochreichende frontale Wolkenbänder mit kräftigen Regenfällen, aber auch eingelagerten Gewitterzellen. Bis zum verlagerte sich das ief unter Verstärkung weiter nach schechien, später erreichte es Sachsen. Auf der Nord- und Westseite des iefs befand sich ein ausgedehntes und starkes Hebungsgebiet im Bereich einer divergenten Höhenströmung, wodurch lang andauernde und ergiebige flächenhafte (skalige) Niederschläge initiiert wurden. 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 3 von 20

4 Wetterlage Hochwasser Juli/August 2010 Source: Durch die Entwicklung eines iefs über Polen im Bereich eines quasistationären Höhentiefs mit Zentrum über der nördlichen Adria, später über Ungarn, wurde subtropische Luft mit aupunkten von mehr als 20 Grad mit großer Geschwindigkeit von Südosten her herantransportiert und groß-räumig gehoben ( Aufgleiten ). Bedingt durch den großen Feuchtegehalt der Luft (sehr hohe Werte des niederschlagbaren Wassers in der roposphäre von 30 bis 40 mm örtlich sogar bis 45 mm) erzeugte die Hebung ein großräumiges Regengebiet, das über viele Stunden hinweg nahezu ortsfest war (Abb.links). Konvektive Niederschlagsanteile und orografische Zusatzhebung im Mittelgebirge verstärkten diese Regenfälle deutlich. Es entstand eine internationale Hochwasserlage mit schweren Schäden entlang Oder, Neiße (Bad Muskau, Abb rechts), Elbe, Moldau und Donau (hier vornehmlich in Österreich). 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 4 von 20

5 Wetterlage Hochwasser im Juni 2013 Wetterlage Wetterkarten vom , 00 UC Berliner Wetterkarte e.v. Umfangreiches iefdruckgebiet (sowohl am Boden, s. links oben, als auch in der Höhe, s. links unten) über dem östlichen Mitteleuropa. Um dieses ief herum strömte in weitem Bogen immer wieder warme und vor allem feuchte Luft aus dem Süden Europas Richtung Deutschland, wo sie auf deutlich kühlere Luftmassen traf. Diese wurden mit einer nördlichen Strömung am Rande eines atlantischen Hochs zu uns geführt. Das ausgedehnte Regengebiet, das so zustande kam, zog immer wieder über dieselben Regionen hinweg. Durch die nördliche Anströmung auf der Westflanke des iefs staute sich der Regen zudem vor allem an den Nordrändern von Gebirgen wie dem Erzgebirge, dem Schwarzwald, der Schwäbischen Alb und den Alpen (Nordstau). DWD-Vorhersagezentrale 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 5 von 20

6 Wochensumme des Niederschlags über Deutschland bis , 6 UC REGNIE RADOLAN W1 1/10 mm 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 6 von 20

7 Schema eines für Südund Ostdeutschland, gefährlichen iefdruckgebietes 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 7 von 20

8 4 Vergleich Hochwasser 2002 und > als < als 2002 Verglichen mit 2002 fiel in BW, Bayern, hüringen, Westsachsen und im Zittauer Gebirge mehr Niederschlag. In Zentralsachsen, Brandenburg und Berlin fiel weniger Niederschlag. Im Gegensatz zum August 2002 gab es diesmal beim Niederschlag keinen agesrekord. Das Besondere in 2013 waren die zeitlich dicht aufeinanderfolgenden und großräumigeren starken Niederschläge: bis In Billionen Liter % vom Chiemsee bis In Billionen Liter % vom Chiemsee BW 3,08 1,51 1,96 0,96 Bayern 8,28 4,05 6,18 3,02 Brandenburg 1,55 0,76 2,17 1,06 Sachsen 2,50 1,22 2,65 1,30 Sachsen-Anhalt 1,04 0,51 1,11 0,54 hüringen 1,43 0,67 0,82 0,41 Deutschland ,10 19,59 9,57 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 8 von 20

9 Hohe Bodenfeuchte vor Niederschlagsereignis Ende Mai/Anfang Juni 2013 Überschwemmte Äcker (oben Kartoffeln, unten Zuckerrüben). Quelle: ZAMF Braunschweig, DWD Extremwerte der Bodenfeuchte am , verglichen mit dem der Jahre Bedingt durch den übernormalen Niederschlag wiesen Ende Mai rund 40 Prozent der Fläche Deutschlands so hohe Bodenfeuchtewerte auf, wie sie seit Beginn der Bodenfeuchte-Messungen 1962 noch nicht beobachtet wurden. Am wurden neue absolute Maxima erreicht. Die Werte lagen bis in eine Schicht von 60 cm iefe verbreitet über 100% nutzbarer Feldkapazität (nfk). DWD-Agrarmeteorologie 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 9 von 20

10 4 Folgen: Bruch Elbedeich bei Fischbeck Weitere Deichbrüche an Donau und Elbe insbesondere an Mündungen der Nebenflüsse trotz teilweise massiver Verteidigungsmaßnahmen Quelle: BfG Bericht Nr BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 10 von 20

11 4 Veröffentlichungen 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 11 von 20

12 Voraussetzungen für eine hochwasserträchtige Wetterlage in Ostdeutschland Nur das Aufeinandertreffen mehrerer meteorologischer Faktoren führt zu katastrophalem Hochwasser: 1.) Ein großes, starkes und quasi-stationäres Hebungsgebiet bzw. ief Egal ob als Vb-ief oder generell als ief-mitteleuropa, ist es eine wesentliche synoptische Voraussetzung für andauernde starken Niederschläge. Erst einmal in Position über süd-östlich von Deutschland führt es vom Mittelmeer und vom Schwarzen Meer her warme und sehr feuchte Luft heran, die flächendeckend insbesondere im Sommer einen sehr hohen Flüssigwassergehalt aufweist, eine notwendige Voraussetzung für Rekordniederschläge. 2.) Konvektive Niederschlagsprozesse (Schauer, Gewitter) in der aus Osten herangeführten feuchtlabilen Luftmasse machen einen lokal nicht unerheblichen Zusatzeffekt aus. Wesentlich bedeutsamer aber ist extreme 3.) orographisch bedingte zusätzliche Hebung nördlich des Erzgebirges aufgrund einer Verstärkung des Druckgradienten auf der Rückseite des iefs. Schließlich spielen 4.) der bereits zuvor gesättigte Boden und der relativ hohe Wasserstand vieler Flüsse durch vorangegangene Regenfälle. Insbesondere bei der Elbe kommt hinzu das der Fluss auch die tschechische Seite des Erzgebirges in Böhmen entwässert 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 12 von 20

13 Impuls: Aus Schaden wird man klug! Wieviel klüger sind wir schon? Hochwasser-Krisenmanagement 2002 vs Welche Wetterlage führt zu Hochwasser in Ostdeutschland? Wie sieht der Niederschlag in der Zukunft aus? Verändertes Hochwasserrisiko in Deutschland? Forschung und Aktivitäten im Hochwasserschutz und Versicherungswesen 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 13 von 20

14 Änderungssignale Wetterlagen Globale Klimamodelle Wetterlagen ändern sich Riediger et al Änderungen der Wetterlagenhäufigkeiten tragen zu veränderten Niederschlagsmengen bei Winter milder, nasser mehr Starkniederschläge Sommer wärmer, trockener mehr rockentage mehr heiße age A. 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 14 von 20

15 Klimaprojektion für die problematische Wetterlage ief Mitteuropa Wetterlage Änderungssignal in agen pro Jahr für den Zeitraum für die Wetterlage ief Mitteleuropa, projiziert durch elf globale Klimamodellläufe Innerhalb des Ressortforschungsprogrammes KLIWAS (Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserstraßen und Schifffahrt Entwicklung von Anpassungsoptionen) von BfG und DWD wurden im Deutschen Wetterdienst zukünftige Wetterlagen mithilfe zahlreicher Klimamodellläufe analysiert Die Klimasimulationen projizieren für die Zukunft, dass die Wetterlage ief Mitteleuropa zum Ende dieses Jahrhunderts um bis zu 7 age pro Jahr häufiger auftreten könnte als in der Mitte des vergangenen Jahrhunderts. Um 1950 trat dies an 8-10 agen pro Jahr auf. 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 15 von 20

16 Resümee: Hochwasserlagen wie 2002/10/13 sind hydro-klimatologisch ein wiederkehrendes Problem Die hochwassergenerierenden Niederschläge in Ostdeutschland sind aus einer charakteristischen Wetterlage (ief Mitteleuropa) entstanden Die Herkunft und Genese des iefs kann dabei sowohl aus einer Vb-Zugbahn als auch aus einer Zugbahn direkt aus Westen mit erneuter Verstärkung des iefs über Mitteleuropa entspringen Vielen Dank Entscheidender Faktor ist die Verweilzeit des iefs in seiner gefährlichen Position über dem zentralen Osteuropa, mit seinem Kern südöstlich von Deutschland für Ihre Aufmerksamkeit! Der DWD beobachtet und projiziert ein häufigeres Auftreten der Wetterlage ief Mitteleuropa. Bis 2100 wird sich die Häufigkeit im Vergleich zu 1950 von 8-10 auf age pro Jahr beinahe verdoppeln Fragen? Das aktuelle Niederschlagsgeschehen ist nur EIN Faktor für die Hochwasser- Wahrscheinlichkeit in einer Region. Neben weiteren Faktoren wie der Bodenfeuchte durch die Witterung der vorangegangenen Wochen und Schneeschmelze spielen auch hydrologische Faktoren wie die Wasserbilanz und das gleichzeitige Eintreffen der Hochwasserscheitel (Mulde in Elbe -> HHW in Aken + Saale in Elbe -> HHW in Magdeburg) eine wesentliche Rolle. 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 16 von 20

17 01/40 01/50 01/60 01/70 01/80 01/90 01/00 01/10 01/20 01/30 01/40 01/50 01/60 01/70 01/80 01/90 01/00 01/10 01/20 01/30 01/40 01/50 01/60 01/70 01/80 01/90 01/00 01/10 01/20 W [cm] Resümee 2002, 2010, 2013, 2015? -> UNZULÄSSIG! th century 19th century 20th century 21th century cm Vielen Dank 300 für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? Pegel Magdeburg-Strombrücke (Elbe): Die zehn größten Hochwasserstandsscheitel pro Jahrhundert seit 1727 (Datenquellen: Simon (2010), WSV) (aus: BfG Bericht 1797) Hochwasser treten in Clustern auf, deren Beginn und Ende aber schwer vorhersagbar sind. Insbesondere darf eine erhöhten HW Frequenz nicht einfach extrapoliert werden, selbst wenn sich die Hydroklimatologie intensiviert, also ungünstig entwickelt. 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 17 von 20

18 Impuls: Aus Schaden wird man klug! Wieviel klüger sind wir schon? Hochwasser-Krisenmanagement 2002 vs Welche Wetterlage führt zu Hochwasser in Ostdeutschland? 2 3 Wie sieht der Niederschlag in der Zukunft aus? Verändertes Hochwasserrisiko in Deutschland? Forschung und Aktivitäten im Hochwasserschutz und Versicherungswesen 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 18 von 20

19 Krisenmanagement: Aktivitäten und aktuelle Forschungsergebnisse im Bereich Hochwasservor- und Nachsorge Aus Schaden wird man klug! Wieviel klüger sind wir schon? 10 Jahre Hochwasserschutzplanung Bringt das was?, Jens-Olaf Seifert, Abteilungsleiter kommunaler Umweltschutz beim Umweltamt der Landeshauptstadt Dresden Inhalte und erste Ergebnisse des Projektes Hochwasser 2013 Prof. Dr. Annegret hieken, Institut für Erd- und Umweltwissenschaften, Geographie und Naturrisikenforschung an der Universität Potsdam Schadenmanagement eines Versicherers bei Hochwasser- und Starkregenereignissen Günter Selentin, Hauptabteilungsleiter der Abteilung Sonderschaden Sach bei der Versicherungskammer Bayern 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 19 von 20

20 Aus Schaden wird man klug! Wieviel klüger sind wir schon? Abschlussdiskussion mit Ihnen und den Referenten Was sollten Schwerpunkte der zukünftigen Forschungs- und Anpassungsaktivitäten im Kontext der Hochwasservorsorge sein? Was ist der richtige Mix zwischen privater und öffentlicher Hochwasservorsorge? Was sind innovative Konzepte zur Adressierung des erhöhten Restrisikos in einer volatileren Risikolandschaft? (z.b. Einplanung des Versagens von Infrastruktur) Welche Faktoren/Aspekte beispielhafter Erfolge im Hochwasserschutz (siehe Dresden) sind im Sinne von best practices übertragbar? Welche bleiben ortspezifisch? Für den DWD interessant: Welche Informationen, Daten, Datenprodukte haben sich bewährt, welche weniger, welche fehlen bisher? 2. BMBF Innovationskonferenz, 2C Krisenmanagement Hochwasser, Impulsvortrag, A.Becker, 7. Mai 2014 Berlin 20 von 20

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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