Starkniederschläge

In der öffentlichen Wahrnehmung haben sich Hochwasserkatastrophen in den letzten Jahren gehäuft, und sogenannte "Jahrhunderthochwasser" scheinen sich in Abständen von wenigen Jahren zu wiederholen. Bilder von Hochwasserkatastrophen haben in letzter Zeit immer wieder für Betroffenheit gesorgt und sind in den Medien häufig mit dem Klimawandel in Verbindung gesetzt worden. In Deutschland ist vor allem die „Jahrtausendflut“ an Donau, Moldau und Elbe im Jahre 2002 mit 37 Todesopfern und ca. 15 Milliarden Euro an ökonomischen Verlusten in Erinnerung. 11 Jahre später, im Juni 2013, kämpften Süd- und Ostdeutschland schon wieder mit der nächsten Jahrhundertflut. Hauptursache waren 'Jahrhundertniederschläge', wie der Deutsche Wetterdienst feststellte.¹ In Sachsen fielen stellenweise über 200, in Bayern über 400 l/m² in 90 Stunden (normal sind in Deutschland ca. 700 l/m² in einem Jahr). In beiden Fällen handelt es sich um Sommer-Hochwasser, die in den letzten Jahren häufiger aufgetreten sind, so im Juli 1997 an der Oder, im Mai 1999 an der Donau, im August 2005 wiederum an der Donau und im Mai 2010 an Oder und Weichsel. Auch in anderen Ländern Europas ereigneten sich starke Überschwemmungen mit Todesopfern und hohen Sachschäden, so in Südosteuropa 2014 mit 86 Toten und in Spanien, Frankreich und Italien 2018 mit mindestens 31 Opfern.^1a

Abb. 1: Zerstörungen durch Überschwemmungen in der Provinz Sindh, Pakistan, 2010^B1

Weltweit gab es in den vergangenen Jahren und Jahrzehnten allerdings wesentlich verheerendere Überschwemmungen wie das gewaltige Hochwasser 1998 am chinesischen Yangtse mit über 3000 Toten, 14 Millionen Obdachlosen und Sachschäden von 36 Milliarden US$ oder die katastrophalen Monsunfluten im selben Jahr in Bangladesch und Indien mit ebenfalls ca. 3000 Todesopfern. Im Sommer 2010 hat das Hochwasser in Pakistan, das schätzungsweise 20 % des Landes unter Wasser setzte, fast 2000 Tote verursacht, insgesamt waren 20 Millionen Menschen davon betroffen, und der Schaden wird auf 40 Milliarden US$ geschätzt.^1b 1200 Tote forderte das Hochwasser im August 2017 in Indien, Nepal und Bangladesch. Die Ursache waren starke Niederschläge, die sich stellenweise auf fast 1500 mm an vier Tagen (9.-12. August) beliefen.^1c Starke Überschwemmungen waren auch mit dem Auftreten von Tropischen Wirbelstürmen verbunden. So verursachte der Hurrikan Harvey Ende August/Anfang September 2017 in wenigen Tagen über 1000 mm Niederschlag über der texanischen Küstenstadt Houston.^1c

Nach einer aktuellen Untersuchung^1d kam es in den letzten drei Jahrzehnten weltweit zu 4311 Hochwasserereignisse bzw. 293  pro Jahr. 2020 solcher Ereignissen (bzw. 137/Jahr) geschahen allein in den Tropen und 1077 (88/Jahr) in den mittleren Breiten der Nordhalbkugel. Sowohl global wie in den Tropen, Subtropen und den mittleren Breiten hat die Anzahl der Hochwasserereignisse von 1985 bis Mitte der 2000er Jahre deutlich zugenommen. Um 1990 gab es global etwa 100 Hochwasserereignisse jährlich, zu Beginn der 2000er Jahren nahezu doppelt so viele. Allerdings ging die Anzahl danach auf nahezu 100 Ereignisse/Jahr bis 2015 wieder deutlich zurück. Dafür erhöhten sich jedoch die Länge der Ereignisse und die Anzahl der langen Flutereignisse.

Auch die ökonomischen Kosten von Überschwemmungskatastrophen. So betrugen in den 1990er Jahren die Schäden allein durch "große" Hochwasserkatastrophen^1e weltweit über 200 Mrd. US-Dollar und waren damit etwa zehn Mal so hoch wie in den 1960er Jahren.² Die Ursachen dafür können allerdings verschieden sein. Ein wesentlicher Grund für die Steigerung der ökonomischen Kosten liegt in der Veränderung der Nutzung von Flussauen und Flusstälern, in denen sich in jüngster Zeit immer mehr Menschen angesiedelt haben, die immer höhere Sachwerte dort konzentrieren. Damit einher gingen Landschaftsveränderungen wie Entwaldungen, Flussbegradigungen, Eindeichungen und die Anlage von landwirtschaftlichen Nutz- und Gewerbeflächen, welche die natürliche Ausbreitung des Flusses bei Hochwasser immer mehr behinderten und dafür sorgten, dass die Pegelmarken in den eingeengten Flussbecken immer höher stiegen.

Trends bei den Hochwasserständen lassen sich über Messungen vor Ort nur begrenzt und in Einzelfällen nachweisen, da die Daten über Abflussmengen und Wasserstände in vielen Regionen oft nicht weit genug in die Vergangenheit zurückreichen und durch Veränderungen der Messmethoden und Randbedingungen wenig homogen sind. Hinzu kommt, dass extreme Hochwasserereignisse selten sind, so dass auch bei längeren Datensätzen ein Trend in der Häufigkeit schwerlich auszumachen ist. Globale Abschätzungen haben jedoch ergeben, dass in 29 großen Flusseinzugsgebieten der Erde im 20. Jahrhundert sogenannte Jahrhundertfluten, d.h. extreme hydrologische Ereignisse, die nur einmal in 100 Jahren zu erwarten sind, substanziell zugenommen haben. Von insgesamt 21 solcher Ereignisse geschahen 16, also fast 4/5, nach 1953.³ Satellitenbeobachtungen seit den 1990er Jahren lassen jedoch eine wesentlich bessere Beobachtung zu.^1d

In den mitteleuropäischen Hochwassergebieten wurden bei den Überflutungen der letzten Jahre an einigen Stationen Rekordwerte bei den Pegelständen gemessen.⁴ So lag der Wasserstand am 17. August 2002 in Dresden bei 9,40 m, und war damit deutlich höher als alle früheren Markierungen seit 1275. Das Rheinhochwasser im Januar 1995 erreichte mit 10,70 m den höchsten Stand im 20. Jahrhundert, nachdem Weihnachten 1993 schon 10,63 m gemessen worden waren. Dennoch lassen sich Trends zu einer größeren Hochwassergefahr nur z.T. und je nach Region ausmachen, was auch hier mit der mangelhaften Datenlage zusammenhängt. So haben Analysen von Beobachtungsdaten für Elbe und Oder eine deutliche Abnahme bei Winterhochwassern und keinen erkennbaren Trend bei Sommerhochwassern im 20. Jahrhundert ergeben.⁵ Die Abnahme der Winterhochwasser erklärt sich hier im wesentlichen dadurch, dass die Flüsse immer seltener im Winter zugefroren sind, während in früheren Zeiten die Mehrzahl der Winterhochwasser durch Eisbarrieren etc. verursacht wurden. Ob die zugrundeliegenden Daten für allgemeine Trendaussagen hinreichend sind, wurde jedoch auch bezweifelt.⁶

Abb. 2: Jahresmaxima des Abflusses HQ (m3/s) am Donau-Pegel Beuron (rot) und am Pegel Pforzheim an der Enz im Nordschwarzwald (blau)^B2

Eine groß angelegte Untersuchung für Süddeutschland zeichnet ein deutlich anderes Bild.⁷ Danach zeigen die monatlichen Höchstabflüsse bei den meisten der untersuchten 90 Pegel in Baden-Württemberg und z.T. auch in Bayern seit Mitte der 1970er Jahre eine deutliche Zunahme vor allem im Winter, während der Trend im Sommer zwar auch positiv, aber weniger ausgeprägt ist. Eine statistische Auswertung der Extremabflüsse kommt zu dem Ergebnis, dass sich das Hochwasserrisiko an der oberer Donau und dem Neckar-Nebenfluss Enz in den letzten drei Jahrzehnten gegenüber dem Zeitraum 1926-1976 mehr als verfünffacht bzw. verdreifacht hat. Mit einem statistisch definierten Jahrhunderthochwasser der Jahre 1926-1976 muss gegenwärtig an der oberen Donau alle 5-10 Jahre, an der Enz alle 10-20 Jahre gerechnet werden (Tab. 1).⁸

Tab.1: Höchstabflüsse in m³/s und deren Wiederkehrintervall in Jahren: Ein Hochwasser mit einem Abfluss von 263 m³/s trat statistisch gesehen an der Donau im Zeitraum 1926-1976 alle 100 Jahre nur einmal auf. 1977-2001 ist ein solches Hochwasser alle 5-10 Jahre zu erwarten.⁹

Anmerkungen:
1. DWD (2013): Juni-Hochwasser im Süden und Osten Deutschlands
1a. Wikipedia (2018): List of floods in Europ
1b. Webster, P.J., et al. (2011): Were the 2010 Pakistan floods predictable?, Geophysical Research Letters 38, doi:10.1029/2010GL046346
1c.  World Meteorological Organization (2018): WMO Statement on the State of the Global Climate in 2017
1d.  Najibi, N. and Devineni, N. (2018): Recent trends in the frequency and duration of global floods, Earth Syst. Dynam., 9, 757-783
1e. "Große" Überschwemmungskatastrophe liegen laut einer UN-Definition dann vor, wenn die Selbsthilfefähigkeit der betroffenen Regionen deutlich überstiegen und überregionale oder internationale Hilfe erforderlich wird.
2. Berz, G. und W. Kron: Überschwemmungskatastrophen und Klimaänderung: Trends und Handlungsoptionen aus (Rück-)Versicherungssicht, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 264-269
3. Schnur, R. (2002): The investment forecast, Nature 415, 483-484
4. Kundzewicz, Z.W. , U. Ulbrich, T. Brücher, D. Graczyk, A. Krüger, G.C. Leckebusch, L. Menzel, I. Pinskwar, M. Radziejewski and M. Szwed (2005): Summer Floods in Central Europe - Climate Change Track?, Natural Hazards 36, 165 - 189
5. Mudelsee, M., Börngen, M., Tetzlaff, G. and Grünewald, U.: 2003, No upward trends in the occurrence of extreme floods in central Europe, Nature 421, 166-169
6. Kundzewicz, Z.W. , U. Ulbrich, T. Brücher, D. Graczyk, A. Krüger, G.C. Leckebusch, L. Menzel, I. Pinskwar, M. Radziejewski and M. Szwed (2005): Summer Floods in Central Europe - Climate Change Track?, Natural Hazards 36, 165 - 189
7. Gemeint sind die Studien des Projekt KLIWA (Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasserwirtschaft: http://www.kliwa.de) der Länder Baden-Württemberg und Bayern sowie des Deutsche Wetterdienstes.
8. Caspary, H.J. (2004): Zunahme "kritischer" Wetterlagen als Ursache für die Entstehung extremer Hochwasser in Südwestdeutschland, KLIWA-Symposium 2004, 135-151
9. nach Caspary, H.J. (2004): Zunahme "kritischer" Wetterlagen als Ursache für die Entstehung extremer Hochwasser in Südwestdeutschland, KLIWA-Symposium 2004, 135-151

Bildquellen:
B1. WikimediaCommons: Flood damage in flood-affected Pakistan, Lizenz: Public domain, U.S. Government Works
B2. verändert nach Caspary, H.J. (2004): Zunahme "kritischer" Wetterlagen als Ursache für die Entstehung extremer Hochwasser in Südwestdeutschland, KLIWA-Symposium 2004, 135-151