Unwetter! Monitoring von Starkregenereignissen am Beispiel Hessen Unwetterdatenauswertung als Werkzeug für die Einsatzplanung

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1 Das aktuelle Thema Thomas Kutschker, Institut für Geographie und Regionalforschung, Universität Wien, Feuerwehr Offenbach am Main und Thomas Glade, Institut für Geographie und Regionalforschung, Universität Wien. Unwetter! Monitoring von Starkregenereignissen am Beispiel Hessen Unwetterdatenauswertung als Werkzeug für die Einsatzplanung Der Frühsommer 2016 mit seinen verheerenden Starkregenereignissen in Baden-Württemberg und Bayern hat die Bedeutung einer guten Einsatzvorbereitung noch einmal unterstrichen. Obwohl solche Einsätze zu den fast alltäglichen Aufgaben der Feuerwehr gehören, die diese auf Grundlage der Brandschutzgesetze in den Ländern zugewiesen bekommen, sind sie jedoch planerisch schwer zu fassen. Intensität und Dauer eines Starkregens und die damit möglicherweise verbundenen Behinderungen und/oder Schäden lassen sich in der Regel nicht vorhersagen. Immer wieder führt die Einsatzdichte nach Unwettern jedoch durch die Vielzahl der gleichzeitigen Einsatzstellen zu einer Art Ausnahmezustand bei den zuständigen Feuerwehren. Die zur Bearbeitung der Schadensstellen benötigten Einsatzmittel und das dazugehörige Personal können dann nur noch über nachbarliche Unterstützung bereitgestellt werden. Gerade deshalb ist es sinnvoll, Einsatzkonzepte für diese sogenannten Flächenlagen nach einem Starkregen, die zumindest die organisatorischen Aspekte abdecken, so gut wie möglich vorzubereiten (IBH und WBW 2013). Für die Vorbereitungen der Maßnahmen der Feuerwehr bei einem herannahenden Unwetter bleibt, anders als beim leichter kalkulierbaren Flusshochwasser, meist nur wenig Zeit, so dass eine detaillierte Einsatzplanung im Voraus nur sehr selten realisierbar ist. Um eine effektivere Planung zu ermöglichen empfiehlt es sich, ein Datenmonitoring durchzuführen, um Häufungen und räumliche Schwerpunkte zu identifizieren (BBK 2016). Außerdem kann mittels der Analyse von Starkregenereignissen mit Daten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) in Verbindung mit der Auswertung der resultierenden Schadensereignisse aus Leitstellendaten eine Aussage 1 Notfallvorsorge 3/2016

2 Foto: IStockphoto/1Primus über Niederschlags- und Einsatzschwerpunkte in einer Region getroffen werden (Kutschker/ Trommler 2013). Mit den so gewonnenen Erkenntnissen lassen sich z. B. Vorteile bei der Planung der zur Verfügung stehenden personellen und materiellen Ressourcen erzielen. So lässt sich der vorhandene Einsatzwert der einzelnen Feuerwehren einer Region effektiver für eine planbare nachbarliche Hilfe, z. B. in interkommunalen oder überregionalen Einsatzkonzepten der nachbarlichen Hilfe, zusammenfassen. Datenmonitoring und mögliche Erkenntnisse für die Einsatzplanung Eine getrennte Auswertung von Niederschlagsdaten und Einsatzdaten der Feuerwehr zeigt zwar spezifische Entwicklungen im jeweiligen Bereich auf, kann jedoch möglicherweise die Zusammenhänge nicht aussagekräftig wiedergeben. Eine simultane grafische Auswertung beider Parameter vermag hingegen nicht nur ein anschaulicheres Bild zu erzeugen, sondern kann Entwicklungen in einem kleinräumigen Bereich besser sichtbar Notfallvorsorge 3/2016 2

3 Das aktuelle Thema machen. So lässt sich beispielsweise anhand der Grafiken erkennen, welche aggregierten Bereiche (Städte, Ortsteile) regelmäßig nach einem Starkregenereignis eine hohe Anzahl an Feuerwehreinsätzen aufweisen. Zudem wird ein Vergleich zwischen benachbarten Gebietskörperschaften möglich. Die genauen Gründe für gehäuft auftretende Überflutungen bestimmter räumlicher Bereiche lassen sich jedoch nur identifizieren, wenn weitere örtliche Gegebenheiten in die Betrachtung einbezogen werden. Diese können in der Leistungsfähigkeit der Kanalisation oder auch in den geographischen Besonderheiten (Höhenunterschiede) des Gebiets begründet sein. Im Sinne der Erstellung vorbereitender Einsatzpläne für Flächenlagen sind diese Gründe jedoch zunächst nachrangig und rücken erst bei der Entwicklung präventiver Maßnahmen durch die Kommune wieder in den Fokus. Wichtigste Aussage einer Häufung von Einsätzen nach Starkregenereignissen in einem bestimmten Gebiet ist die zu erwartende höhere Wahrscheinlichkeit der Inanspruchnahme nachbarlicher Hilfe der betroffenen Gebietskörperschaft. Aus der grafischen Darstellung der Niederschlagsdaten lässt sich zudem anschaulich visualisieren, welche Bereiche in einem bestimmten Betrachtungszeitraum überdurchschnittliche Niederschlagsmengen, z. B. speziell durch Starkregenereignisse, verkraften mussten und welche eher von diesen Ereignissen verschont blieben. Hieraus lassen sich die regionale Verteilung der Niederschläge und mögliche Hotspot -Gebiete identifizieren. In diesen muss mit einer größeren Schadenseintrittswahrscheinlichkeit gerechnet werden, die Analyse von Einsatzzahlen in den identifizierten Regionen liefert dazu eine mögliche Bestätigung. Diese Erkenntnis ersetzt zwar keine detaillierte Risikoanalyse (im Sinne einer detaillierten Analyse der Gefahrenlage, der potenziell exponierten Risikoelemente mit den jeweiligen Vulnerabilitäten), gibt aber durchaus Hinweise, an welchen Stellen der untersuchten Region eine solche besonders empfohlen wäre. Somit können Investitionen und Arbeitszeit der Gefahrenabwehrbehörden in den Gebietskörperschaften effektiv gesteuert werden. Simultane Datenauswertung von Niederschlags- und Einsatzdaten Die Abbildungen 1 und 2 demonstrieren eine solche simultane Datenauswertung anhand eines Beispiels aus dem Jahr Die Daten für Niederschlagsmenge und Feuerwehreinsätze wurden in der bereits beschriebenen Art gewonnen und aufbereitet. Anschließend erfolgte die Zusammenführung in einem geografischen Informationssystem mit einer digitalen Rasterkarte (Maßstab 1: ). Diese Darstellung wurde aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit über ein großes Gebiet gewählt und kann zur Detailbetrachtung einzelner Kommunen selbstverständlich auch mit anderen Kartenmaßstäben zur Anwendung kommen. Für die grafische Auswertung wurde ein stündliches Bild erzeugt, da die RADOLAN-Daten des Produkts RW stündlich vorliegen, der Zeitstempel liegt dabei jeweils 10 Minuten vor der vollen Stunde. Diese Besonderheit stammt aus der Zeit, in der die Ombrometer manuell abgelesen wurden und wurde in die Epoche der Online-Datenübertragung übernommen. Die Feuerwehreinsatzdaten müssen vor der grafischen Analyse dieser Besonderheit angepasst und in stündlichen Clustern zusammengefasst werden. Da es bei Unwettereinsätzen jedoch kaum Einsätze mit einer Dauer von weniger als 60 Minuten gibt, sind durch die nötige Clusterbildung keine Ungenauigkeiten zu erwarten. Auf den beiden Abbildungen ist bereits erkennbar, dass die Intensität des Starkniederschlages augenscheinlich auch mit der Anzahl der Feuerwehreinsätze korreliert, obwohl für diese Aussage aus den bereits geschilderten Gründen eine intensivere Auswertung der örtlichen Details erforderlich ist. So zeigt der Bereich mit der größten Niederschlagsintensität aus Abbildung 1 und 2 auch eine erkennbare Einsatztätigkeit der Feuerwehr im Anschluss an, jedoch gilt dies nicht für alle vom Starkniederschlag betroffenen Gebiete gleichermaßen. Die Gründe hierfür sind vermutlich in der geringeren Siedlungsdichte und der Landnutzung (Bodenversiegelung) in den ländlichen Gebieten 3 Notfallvorsorge 3/2016

4 Abbildung 1: Starkniederschlag im Raum Rhein-Main und daraus resultierende Feuerwehreinsätze, , 17:50 18:50 Uhr (Kutschker/Trommler 2013) Abbildung 2: Starkniederschlag im Raum Rhein-Main und daraus resultierende Feuerwehreinsätze, , 18:50 19:50 Uhr (Kutschker/Trommler 2013) Notfallvorsorge 3/2016 4

5 Das aktuelle Thema zu suchen. In urbanen Bereichen hingegen lösen bereits geringe Niederschlagsintensitäten erfahrungsgemäß eine große Häufung der Einsatztätigkeit aus. In Städten sind als Überflutungsursachen eher Kanalrückstau und ablaufendes Oberflächenwasser zu vermuten. Zudem ist es ein allgemein bekanntes Phänomen, dass das Selbsthilfepotenzial der städtischen Bevölkerung geringer und somit die Meldungsschwelle für Ereignisse niedriger angesetzt ist. Weiterhin wird in beiden Abbildungen deutlich, dass die Einsätze zeitversetzt nach dem Unwetter auftauchen. Dies erklärt sich unter anderem durch den Umstand, dass die aufgetretenen Schäden zuerst bemerkt und dann noch gemeldet werden müssen. Insbesondere in den Nachtstunden oder an Wochenenden wirkt sich dieser Effekt verstärkt aus. Vor allem bei der analytischen Ermittlung von Niederschlagsintensitäten (mm/h), die regelmäßig Einsätze der Feuerwehren in bestimmten Bereichen auslösen, muss dieser Effekt berücksichtigt werden. Die in den Abbildungen 1 und 2 gezeigte Gliederung der Niederschlagsintensitäten für die grafische Darstellung begründet sich im Wesentlichen in den festgelegten Werten aus der Meteorologie und den Warnschwellen des DWD, wobei das Maximum (> 30 mm/h) in diesem speziellen Fall an die im Auswertungszeitraum von sechs Jahren gemessenen Spitzenwerte angepasst wurde. Werte größer 40 mm/h wurden im ausgewerteten Zeitraum über dem betrachteten Gebiet nicht registriert. Der Bereich 5 bis 10 mm/h entspricht zwar keiner definierten Warnstufe, ist jedoch mit aufgeführt, da er die sogenannten Niederschläge mittlerer Intensität erfassen kann und somit bei der grafischen Darstellung ein homogeneres Bild in den Randbereichen des Starkniederschlagsgebiets entsteht. Bei den Feuerwehreinsätzen bestehen die festgesetzten Schwellenwerte hauptsächlich aus den Erfahrungswerten der Verfasser bei der Betrachtung von Flächenlagen. In der Regel verursachte ein ausgewertetes Starkregenereignis mindestens fünf Einsatzstellen innerhalb einer Stunde basierend auf dem gleichen Einsatzstichwort. Zudem nimmt die Diskrepanz zwischen unbearbeiteten Einsatzstellen und den zur Verfügung stehenden Einsatzmittelressourcen einer durchschnittlichen Kleinstadt mit einer Freiwilligen Feuerwehr im Bereich zwischen fünf und zehn gleichzeitigen Einsatzstellen stetig zu und setzt sich über die weiteren Schwellenwerte hinaus stetig fort. Jedoch kann auch in diesem Punkt sicher keine Allgemeingültigkeit abgeleitet werden. In Großstädten mit Berufsfeuerwehren, mehreren Feuerwachen und zusätzlich vorhandenen Einheiten der Freiwilligen Feuerwehr liegt die Schwelle der Leistungsgrenze naturgemäß deutlich höher. Da es in Deutschland jedoch deutlich mehr Freiwilligeals Berufsfeuerwehren gibt, in Hessen z. B. sechs Berufsfeuerwehren und Freiwillige Feuerwehren (HMdIS 2014), muss man überwiegend davon ausgehen, dass die Grenze der Leistungsfähigkeit schnell erreicht und nachbarliche Hilfe erforderlich wird. Fazit Bei den bisherigen Untersuchungen der Verfasser wurden verschiedene Aspekte bei den Strukturen der zur Verfügung stehenden Rohdaten identifiziert, die für einen flächendeckenden Einsatz der grafischen simultanen Datenanalyse noch verbessert werden müssten. Insbesondere die Möglichkeit der spezifischeren Auswertung von Einsatzrohdaten ist hierbei ein wünschenswerter Punkt. Um Starkregenereignisse besser von anderen witterungsbedingten Einsatzarten trennen zu können, wäre z. B. die Einführung von speziellen Einsatzstichworten, wie H-Unwetter-S für Sturmeinsätze und H-Unwetter-W für Überschwemmungen nach Niederschlagsereignissen sehr hilfreich. Zudem müssten diese Stichworte konsistent durch die verschiedenen Ebenen der Einsatzberichterstellung und somit der statistischen Auswertung zur Anwendung kommen. Spezielle Einsatzstichworte sind jedoch in Hessen nicht Bestandteil des Einsatzstichwortkatalogs und 5 Notfallvorsorge 3/2016

6 kommen deshalb in den Leitstellen bisher nur vereinzelt als ergänzende Stichworte zur Anwendung. Sie sind in diesem Fall jedoch nicht Bestandteil der jährlichen statistischen Erhebung, die Unwettereinsätze in anderen Stichworten zusammenfasst und auswertet. An diesem Punkt wird eine schnelle und einfache Analyse von Einsatzdaten zurzeit noch gehemmt, es werden teils umständliche manuelle Zwischenschritte erforderlich, wenn man einen validen Datenbestand zur Auswertung erzeugen will. Zudem stehen zur Durchführung einer bereichsübergreifenden Datenanalyse derzeit in Hessen ausschließlich die jährlich von der obersten Brandschutzbehörde erhobenen Zahlen aus der landeseinheitlichen Feuerwehrsoftware Florix-Hessen zur Verfügung. Leitstellenrohdaten können außer zu internen Zwecken aus datenschutzrechtlichen Gründen üblicherweise nicht abgerufen werden. Ausblick Starkniederschläge werden in Deutschland wahrscheinlich zunehmen, wenn auch mit großen regionalen und jahreszeitlichen Schwankungen. Während die Intensitäten dabei gleich bleiben, wird für die Anzahl der Tage mit Starkniederschlägen eine Steigerung prognostiziert (Malitz et al. 2005). Daraus kann man ableiten, dass auch die Flächenlagen, wie sie beispielsweise häufig die Folge von Starkregenereignissen sind, regional zunehmen werden. Die Anzahl der Ereignisse pro Gebietskörperschaft und Jahr bleibt dabei aufgrund der regionalen Unterschiede wahrscheinlich in den meisten Fällen zu gering, um daraus pauschale Maßnahmen für alle Landkreise und kreisfreien Städte abzuleiten. Um den Bedarf an Einsatzkräften und Einsatzmitteln effizient und lageabhängig decken zu können, muss die überörtliche Hilfe, die bereits etabliert und gut Foto: IStockphoto/MarioGuti Notfallvorsorge 3/2016 6

7 funktionierend ist, so strukturiert werden, dass sie in den einzelnen Kreisen und kreisfreien Städten fest in die Einsatzpläne für Flächenlagen integriert werden kann. Führung und Einsatz von Einheiten der nachbarlichen Hilfe darf für die anfordernde Gebietskörperschaft nicht noch einen zusätzlichen Aufwand bedeuten, der nicht noch zusätzlich bewältigt werden kann. Um die Einsatzplanung hierfür zu erleichtern, ist im Sinne einer Gefahrenanalyse ein konsequentes Datenmonitoring mit den entsprechenden Möglichkeiten der Visualisierung erforderlich. Auf der Ebene der Landkreise und kreisfreien Städte kann ein solches Monitoring den Bereich der allgemeinen Gefahrenabwehr abbilden und die bereichsübergreifende Einsatzplanung unterstützen. Auf Landesebene erhobene und ausgewertete Daten über Unwetter und Starkregenereignisse können hingegen für den Katastrophenschutz von Bedeutung sein, z. B. bei der Betrachtung und Bewertung Kritischer Infrastrukturen. Damit in den einzelnen Betrachtungsebenen kein zusätzlicher Aufwand bei der Bearbeitung der Daten entsteht, zeigt sich einmal mehr die Notwendigkeit einheitlicher Datenstrukturen, beginnend von der Festlegung von landeseinheitlichen Einsatzstichworten bis hin zur konsistenten Verwendung dieser Stichworte in allen Berichtsebenen. Bezüglich der Feuerwehreinsatzdaten besteht an dieser Stelle noch Optimierungsbedarf. Die Art und Qualität der verfügbaren Niederschlagsdaten wird derzeit stetig verbessert. Der DWD entwickelt in seinem aktuellen Projekt Radarklimatologie die radargestützte Überwachung von Niederschlägen weiter und vergrößert dabei unter anderem den Verfügbarkeitszeitraum der Daten des im Jahre 2005 gestarteten RADOLAN-- Produkts bis ins Jahr 2001 zurück (Winterrath 2015). Der vergrößerte Zeitraum ermöglicht eine höhere statistische Aussagekraft, als dies bisher der Fall sein kann. Zudem sollen extremwertstatistische Auswertungen bereits vom DWD als räumlich hochaufgelöste Rasterdaten für kurze Zeitreihen zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere für das beschriebene Verfahren des Datenmonitorings ist dies ein großer Gewinn. Das Projekt ist Teil der strategischen Behördenallianz zur Anpassung an den Klimawandel und endet voraussichtlich Literatur BBK Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe: Klimawandel. Herausforderung für den Bevölkerungsschutz, Bonn 2016 (Praxis im Bevölkerungsschutz, 5). HMdIS Hessisches Ministerium des Innern und für Sport: Jahresstatistik der Feuerwehren in Hessen de/sites/default/files/media/hmdis/jb_fw_ hessen_feu_905_2014.pdf, zuletzt geprüft am: Kutschker T./Trommler M.: Auswirkungen von Starkregenereignissen auf die Gefahrenabwehr im Ballungsraum Rhein-Main-Projektbericht. Methoden zur Auswertung des Zusammenhangs zwischen Starkregenereignissen und Einsatztätigkeit der Feuerwehr. Projektbericht projekte/bachelorarbeiten-am-fachzentrum/ katastrophenschutz-im-klimawandel.html, zuletzt geprüft am: Malitz G./Beck, C./Grieser J.: Veränderung der Starkniederschläge in Deutschland. In: Lozán, J. (Hrsg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? [Genügend Wasser für alle ein universelles Menschenrecht] Wissenschaftliche Fakten. Mit 71 Tabellen. Hamburg 2005, S Winterrath T.: Erstellung einer radargestützten Niederschlagsklimatologie. Ein Projekt der Strategischen Behördenallianz Anpassung an den Klimawandel von UBA, THW, BBK, BBSR (Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung) und DWD. 2. Projektbericht. Offenbach am Main Notfallvorsorge 3/2016