Hochwasser – eine wachsende Naturgefahr mit großem Schadenspotenzial
Hochwasser betreffen weltweit mehr Menschen als jede andere Naturgefahr. In Mitteleuropa gehören sie zu den häufigsten Naturgefahren – und zu denen mit dem größten Schadenspotenzial. Allein die Überflutungen im Juli 2021 – mit mehr als 180 Toten, davon alleine 135 im Ahrtal –, im Juni 2013 an Elbe und Donau sowie im August 2002 an der Elbe waren mit jeweils ca. 30 Mrd. Euro, 8 Mrd. Euro bzw. 12 Mrd. Euro die teuersten Naturkatastrophen in Deutschland.
Zwar sind Hochwasser kein neues Phänomen: Historische Berichte und Messdaten zeigen, dass große Flutereignisse seit vielen Jahrhunderten auftreten – in Deutschland und seinen Nachbarländern beispielsweise an Oder, Elbe oder Donau, immer wieder äußerst folgenreich für Landschaften und besiedelte Gebiete.
Allerdings belegen Messungen beispielsweise der Flusspegel, dass Häufigkeit und Intensität von Hochwassern in den letzten Jahrzehnten in vielen Regionen weltweit wie auch in Teilen von Deutschland zunehmen – und damit auch die dadurch verursachten Schäden.
Rolle des Klimawandels und der planerischen Vorsorge
Ursache hierfür ist im Wesentlichen der menschengemachte Klimawandel, der auf verschiedene Weise je nach Region zu steigenden Wassermassen führt. Zum Beispiel spielen in Nordwesteuropa die steigenden Winterniederschläge eine Rolle. Aber auch konvektive Wetterlagen führen zu extremeren Niederschlägen: Dabei erwärmt sich feuchte Luft am Boden, steigt auf und bildet Wolken. Mit zunehmender Temperatur kann die Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen, so dass dann die Intensität von lokalen Starkniederschlägen steigt. Dadurch erhöht sich vor allem das Risiko von Überflutungen in Städten und von Sturzfluten in Mittelgebirgen.
Zusätzlich zum Klimawandel führen eine veränderte Landnutzung sowie das Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum in Hochwasser-gefährdeten Gebieten zu größerem Schadenspotenzial.
Ob Extremniederschläge und Hochwasser zu Katastrophen führen, ist auch abhängig von der Gesellschaft, ihrer Vorbereitung und politischen Weichenstellungen. Es gibt zahlreiche Stellschrauben wie Frühwarnung, Stadt- und Landschaftsplanung oder Bauvorsorge, um das Hochwasserrisiko zu begrenzen und Katastrophen zu vermeiden.
Hochwasserforschung am GFZ liefert grundlegende Erkenntnisse sowie Services für Kommunen, Planerinnen und Entscheider
Hochwasserereignisse werden von Wissenschaftler:innen genau untersucht, um deren Ursachen besser zu verstehen und damit die Risiken für Mensch und Natur in der Zukunft zu verringern.
Am GFZ forschen wir dazu regional, aber auch über die Grenzen Deutschlands hinweg. Dabei betrachten wir die gesamte Prozesskette von Hochwasserereignissen: Wir analysieren Niederschläge und Abflussprozesse, entwickeln Modelle zur Vorhersage von Hochwasser und erfassen Daten über Schäden und Vorsorgemaßnahmen. Auch langfristige Veränderungen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Klima und Landnutzung, werden untersucht. Und wir entwickeln verschiedene Modellierungs- und Serviceleistungen, die von Planerinnen, Katastrophenschützern und Einsatzkräften genutzt werden können. Dazu gehört auch eine im Hinblick auf die Anzahl der Schadenfälle wie auch der Detailliertheit der Informationen weltweit einmalige Datenbank für Hochwasserschäden.
Modelle für besseres Risikomanagement und Anpassungsmaßnahmen
Am GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung verfügen wir über umfangreiche Expertise bei der Entwicklung und Implementierung von Modellen zur Abschätzung von Hochwasser-Risiken.
Solche Hochwassermodelle sind leistungsfähige Computermodelle, die simulieren, wie Hochwasser entstehen, sich ausbreiten und Schäden verursachen. Sie können für Flusshochwasser, Sturzfluten in kleinen Einzugsgebieten und lokale Überflutungen in Städten durch Starkniederschläge eingesetzt werden und sind wichtige Werkzeuge für die Risikobewertung, die Vorhersage und die Anpassung an den Klimawandel.
Die impact-basierte Hochwasservorhersage
Die impact-basierte Hochwasservorhersage erweitert klassische Vorhersagemethoden, indem sie neben meteorologischen Daten und dem Überflutungsrisiko auch die konkreten Auswirkungen auf Menschen, Infrastruktur und Umwelt einbezieht. Mithilfe einer gekoppelten Modellkette werden Wetterprognosen, hydrologische Modelle sowie Informationen zur Exposition und Vulnerabilität zusammengeführt, um potenzielle Schäden und gesellschaftliche Folgen abzuschätzen.
Dieser Ansatz ermöglicht eine zielgerichtetere Risikokommunikation und unterstützt Entscheidungsträger dabei, frühzeitig wirksame Schutz- und Vorsorgemaßnahmen zu ergreifen.
Regionales Hochwassermodell Deutschland
Ganzheitliche Modellierungssysteme tragen zu einer kohärenten Abschätzung des Hochwasserrisikos bei. Das Regional Flood Model (RFM) besteht aus einer Modellkette, die die wesentlichen Prozesse der Hochwasserentstehung und des daraus resultierenden Schadens abbildet.
Das RFM setzt sich aus vier Komponenten zusammen: einem stochastischen Wettergenerator, einem Niederschlag-Abfluss-Modell, einem hydrodynamischen Überflutungsmodell und einem Schadensmodell für Wohn- und Wirtschaftsgebäude. Diese Modellkette ist modular aufgebaut und kann je nach Fragestellung flexibel konfiguriert werden.
Am GFZ werden folgende RFM-Komponenten sowie eine Schadensdatenbank angeboten:
RWG Wettergenerator
Ein Wettergenerator ist ein Modell, das beliebig lange Zeitreihen von realistischen Klimadaten erzeugt. So können für eine Region mehrere tausend Jahre Klimadaten in stündlicher Auflösung generiert werden. Je länger Zeitreihen sind, desto wahrscheinlicher bilden sie Extremereignisse ab, die möglich sind, aber noch nicht beobachtet wurden.Der Wettergenerator des GFZ kann das derzeitige Klima abbilden, aber auch mögliche zukünftige Änderungen durch den Klimawandel.
- RIM2D - Überflutungssimulation
Ein hydrodynamisches Modell, das für Überflutungen durch Starkniederschlag in Städten, für Sturzfluten sowie für Flussüberschwemmungen eingesetzt werden kann. Das herausragende Merkmal von RIM2D ist die hohe Geschwindigkeit, mit der Hochwasser simuliert werden. Dadurch können in kurzer Zeit viele Szenarien auch in hoher räumlicher Auflösung simuliert werden.
FLEMO - Hochwasserschadensmodell für privaten und kommerziellen Sektor
Ein Hochwasserschadensmodell, das aus empirischen Schadendaten (HOWAS21-Datenbank) für Wohn- und Gewerbegebäude bei Flusshochwassern und Sturzfluten entwickelt und validiert wurde.Die Hochwasserdatenbank HOWAS21 enthält aktuell knapp 8.400 objektbezogene Schadensfälle aus Deutschland und Österreich, die durch Verwaltung, Versicherung, Wissenschaft, etc. seit 2006 erhoben und bereitgestellt wurden. Sie kann seit 2020 auch international befüllt werden.
Wir sind Ihr Ansprechpartner
… für die wissenschaftliche Begleitung von regionalen Maßnahmen der Hochwasseranpassung.
Nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf!
Linktipps
Folgend finden Sie Links zu Mitteilungen aus unserer Presseabteilung zu Hochwasserereignissen und Forschungsergebnissen
- FAQ zum Hochwasser in Mitteleuropa im Sept. 2024
- Was wäre, wenn der Starkregen 50 km entfernt niedergegangen wäre?
- Anlässlich der Hochwasserlage in Süddeutschland
- Fragen und Antworten zur aktuellen Hochwasserlage in Deutschland (2024)
- Neuer Ansatz für bessere Hochwasser-Frühwarnung
- Klima-Anpassung, Hochwasser und Resilienz: Wissenschaftliche Begleitung der Wiederaufbauprozesse nach der Flutkatastrophe in Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen | KAHR
- Warum hat das Wasser eine solche Kraft?
- Neue Web-Plattform zur Planung der Hochwasservorsorge in Städten (2021)
FAQ
Flusshochwasser sind Hochwasser, die durch vergleichsweise langsame Ausuferung von Fließgewässern nach ergiebigen Niederschlägen und/oder Schneeschmelze entstehen.
Als Sturzfluten bezeichnet man Hochwasser, die überwiegend in kleinen Einzugsgebieten in Folge von Starkniederschlägen entstehen und sich durch einen sehr schnellen Wasseranstieg und hohe Fließgeschwindigkeiten auszeichnen.
Starkniederschläge bringen große Wassermengen in wenigen Minuten oder Stunden auf die Erdoberfläche. Das kann vor allem in Städten zur Überlastung der Kanalisation und zur lokalen Überflutungen, sogenannten pluvialen Überschwemmungen, führen.
Der Klimawandel verändert die Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten von extremen Wetterereignissen und damit von Überschwemmungen. Diese Veränderungen sind aber regional und für verschiedene Hochwassertypen unterschiedlich. Eine sehr direkte Verbindung zwischen Klimawandel und Hochwasser besteht bei lokalen Überschwemmungen, ausgelöst durch kurze und heftige Regenfälle, wie zum Beispiel durch Gewitter. Durch die Erderwärmung erhöhen sich insbesondere die lokalen Starkniederschläge, und wir sehen in Deutschland eine Tendenz zu mehr konvektionsträchtigen Wetterlagen – Wetterlagen, bei denen die Entstehung von Gewitterzellen und Starkniederschlägen begünstigt wird.
Die Auswirkungen des Klimawandels auf Flusshochwasser sind weniger eindeutig. Hier kommt es auf das Zusammenspiel von Starkniederschlag und Wassergehalt im Einzugsgebiet (z.B. im Boden und Grundwasser) an. Außerdem spielen in Gebirgsregionen die Auswirkungen des Klimawandels auf Schneefall und Schneeschmelze eine Rolle. Insgesamt werden wir aber öfter als bisher in eine Situation kommen, in der die bisherigen Schutzmaßnahmen überlastet sind.
Eine Studie hat europaweit Veränderungen in Hochwasserabflüssen während der letzten Dekaden untersucht. Für Mitteleuropa und Nordwesteuropa ergaben sich überwiegend statistisch signifikante Zunahmen, d.h. die Hochwasserstände haben in den letzten Jahrzehnten großräumig zugenommen. Wir sehen in den Beobachtungsdaten auch, dass Extremniederschläge zunehmen. Eine Studie hat beispielsweise die Anzahl von Rekordniederschlägen von tausenden von Klimastationen ausgewertet. Es zeigt sich, dass in den letzten Jahren die Anzahl von Rekordniederschlägen, also Niederschlägen, die bisher an diesen Stationen noch nicht gemessen wurden, weltweit um 30 Prozent höher liegen, als man in einer Welt ohne Klimawandel erwarten würde.
Die folgende Übersicht listet bedeutende Hochwasserereignisse in Mitteleuropa seit den 1990er-Jahren auf.
- 1993 + 1995 | Rhein (Deutschland, Niederlande)
Hochwasser mit großräumiger Überflutung, innerhalb weniger Jahre - 1997 | Oder (Polen, Deutschland)
Das “Oderhochwasser” war eines der größten Hochwasser Mitteleuropas, ausgelöst durch eine Vb-Wetterlage mit langanhaltendem Starkregen. - 2002 | Elbe (Deutschland, Tschechien)
Extremereignis mit Rekordniederschlägen; sehr hohe Schäden auch durch die Nebenflüsse wie Weißeritz, Mulde. Besonders betroffen waren Dresden, Grimma, Pirna, Riesa, Bitterfeld und das Erzgebirge. - 2013 | Elbe und Donau (Mitteleuropa)
Pegelstände teilweise höher als 2002; extreme Schäden an Infrastruktur, besonders in Sachsen-Anhalt, Sachsen und Bayern - 2021 | Eifelregion, insbesondere Ahr, Rur, Erft (Rheinland-Pfalz, Nordrhein-Westfalen, Belgien, Niederlande, Luxemburg)
Extremes Sturzflutereignis nach Starkregen, über 230 Todesopfer und Rekordschäden - 2023/24 | Winterhochwasser (Deutschland)
Dauerregen und gesättigte Böden führten zu langanhaltenden Flusshochwassern - 2024 | Sommerhochwasser (Süddeutschland)
Starkregen mit Vb-ähnlicher Wetterlage
Aus hydrologischer Sicht sprechen wir nicht von Jahrhunderthochwasser, sondern von 100-jährlichem Hochwasser. Dieser Begriff drückt aus, dass wir durchschnittlich einmal in 100 Jahren mit einem solchen Ereignis an einem bestimmten Ort rechnen müssen. Das bedeutet aber nicht, dass ein solches Ereignis alle 100 Jahre eintritt, denn Extremhochwasser treten nicht regelmäßig auf. Es bedeutet, dass wir in einem bestimmten Jahr eine 1-Prozent-Wahrscheinlichkeit für ein solches Ereignis haben. Es können auch mehrere solche Ereignisse in wenigen Jahren auftreten.
Ein weiterer Aspekt ist, dass der Begriff 100-jährliches Hochwasser von einer konstanten Umwelt ausgeht. Durch den Klimawandel und Eingriffe in unsere Landschaften und Flüsse verändert sich aber die Wahrscheinlichkeit, mit der ein bestimmtes Hochwasser auftritt. Was gestern ein 100-jährliches Hochwasser war, kann heute beispielsweise ein 20-jährliches Ereignis sein.
Aus diesen Gründen, aber auch aus psychologischen Gründen ist der Begriff Jahrhunderthochwasser problematisch. Er kann leicht interpretiert werden als das schlimmste Hochwasser, was in einem Jahrhundert passieren kann. Und wenn ein solches Jahrhunderthochwasser eingetreten ist, klingt es, als ob das nächste vergleichbar schwere Ereignis erst weit in der Zukunft passieren kann. Beides ist aber nicht der Fall. Auch wenn es für Bürger:innen nicht so gut eingängig ist wie der Begriff Jahrhunderthochwasser, wäre es wohl besser, mit Wahrscheinlichkeiten zu arbeiten. Und zu vermitteln, dass sich diese Wahrscheinlichkeiten vor allem durch den Klimawandel verändern können.
Neben technischen Schutzmaßnahmen wie Deichen und Rückhaltebecken braucht es eine bessere Vorbereitung auf Hochwasserereignisse. Eine sinnvolle Maßnahme ist die Verbesserung der Warnsysteme und der Reaktion der Bevölkerung bei Extremsituationen. Nur wenn die Menschen informiert sind und wissen, was zu tun ist, können sie im Notfall gut reagieren. Eine weitere Maßnahme ist es, unsere kritische Infrastruktur (z.B. Energie- und Wasserversorgung, Krankenhäuser) und unsere sensible Infrastruktur (z.B. Pflegeheime) Stresstests zu unterziehen, neuralgische Punkte zu identifizieren und dafür zu sorgen, dass in solchen Fällen die Schäden und Ausfälle weitgehend reduziert werden können.
Darüber hinaus ist die Entwicklung und Implementierung von Risikomodellen sinnvoll, mit denen die Entstehung und die Auswirkungen von Überflutungen simuliert werden können.
Wie gut Hochwasser regional vorhergesagt werden können, hängt unter anderem davon ab, wie gut die Niederschlagsvorhersagen sind. Während Großwetterlagen mit einigen Tagen Vorlauf relativ sicher vorhergesagt werden können, erschweren Gewitter die genaue Vorhersage erheblich. Kombinationen aus Landregen und Gewitter bereiten daher beim Warnmanagement große Probleme.
Überschwemmungen können die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen stark beeinflussen. Die psychische Belastung nach einer Überschwemmung beeinträchtigt oft die Lebensqualität und die Alltagsfunktionen. Ein entscheidender Faktor ist dabei, wie oft die Betroffenen an das traumatische Ereignis denken. Bei vielen bleiben diese Erinnerungen noch lange nach dem Rückgang des Wassers haften.
Die Evakuierung bei Überschwemmungen ist entscheidend für die Rettung von Leben und die langfristige psychische Gesundheit der Betroffenen. Die Dauer der Evakuierung hat einen messbaren Einfluss auf die psychische Belastung der Menschen.
Nach den Überschwemmungen 2021 berichten Hausbesitzer:innen mit höherer finanzieller Belastung und tieferer emotionaler Bindung von einer schlechteren Lebensqualität und Funktionsfähigkeit als Mieter. Finanzielle Stabilität spielt bei der Erholung eine wichtige Rolle. Haushalte mit höherem Einkommen oder Erhalt von Versicherungsleistungen, privaten Spenden oder fairen Entschädigungen erholten sich besser. Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, dass Verzögerungen oder Streitigkeiten bei der Erholung den Stress verlängern und das allgemeine Wohlbefinden beeinträchtigen.