Hochwasser

Das Risiko von Eishochwassern nimmt ab

Belastbare Aussagen zu Trends im Hochwassergeschehen resultieren aus einer kritischen Interpretation der statistischen Ergebnisse. Nicht nur Änderungen im Klima, auch solche in den hydrologischen Rahmenbedingungen müssen berücksichtigt werden.

Aufbauend auf den Artikel „Hochwasser" im Abschnitt „Klimarekonstruktion", der verdeutlicht, wie die rekonstruierten Hochwasserereignisse der letzten 500 Jahre an Elbe und Oder statistisch analysiert wurden, werden hier die resultierenden Kurven der Auftrittsrate schwerer Hochwasser interpretiert. Diese zeigen tatsächlich deutliche Trends.

Deutliche Trends in der Häufigkeit schwerer Hochwasser

Vor 1500 sind die geringen Hochwasserraten Artefakte der Dateninhomogenität durch Nichtüberlieferung oder Quellenverlust. Eine Auslegung des Anstiegs hin zu 1500 als Folge von Abholzung im Erzgebirge und den Sudeten und verminderter Rückhaltefähigkeit (Retention) ist zahlenmäßig unzureichend belegt. Die zweite Hälfte des 16. Jahrhunderts war nicht nur bei Elbe und Oder sommers wie winters feucht, sondern auch bei anderen europäischen Flüssen. Schwere Hochwasser kamen in dieser Zeit häufiger vor. Geringe Raten zeigten die Winter in den Dekaden um 1700. Eine klimatische Interpretation – kaltes und trockenes Klima herrschte während des späten Maunder-Minimums solarer Aktivität in Europa vor – ist naheliegend.

Wenige Hochwasser um 1700, häufige Hochwasser um 1800

In die Zeit von 1750 bis 1850 fallen die ersten größeren Flussbaumaßnahmen an Elbe und Oder wie Laufverkürzungen sowie Entfernung von Untiefen und Flussinseln. Auf regionaler Skala (mittlere Elbe, mittlere Oder) sollten die Effekte auf Hochwasser, wenn vorhanden, ähnlich und unabhängig von Fluss oder Saison sein. Beobachtet dagegen werden heterogene Trends. Flussbaumaßnahmen beeinflussten die Auftrittsrate also wenig. Prominenter Ausdruck eines erhöhten Winterhochwasserrisikos der Elbe um 1800 (ca. 0,22 pro Jahr) ist das Hochwasser Ende Februar/Anfang März 1784, das unter anderem die sächsischen Städte Meißen und Dresden schwer traf.

Sommerhochwasser nehmen nicht zu

Ab 1852 bzw. 1920 liegen tägliche instrumentelle Abflussdaten für Elbe bzw. Oder vor. Die erhöhte Datengenauigkeit erlaubt, statistisch signifikante Abwärtstrends im Winterhochwasserrisiko zu bestimmen. Die Sommerhochwasser zeigen keine Trends. Diese Befunde wurden durch Hypothesentests erhärtet. Um zu untersuchen, ob der Bau von Reservoirs (seit 1910 Zunahme auf 200 Mio. m³ entlang der Elbe bzw. 145 Mio. m³ entlang der Oder) dies erklären kann, wurden korrigierte Aufzeichnungen berechnet. Welche Senkungen des Hochwasserscheitels wären möglich gewesen, hätte schon damals das heutige Reservoirvolumen zur Verfügung gestanden (Abb. 1)? Starke Hochwasser (Stärkeklassen 2–3) zeigen nach der Korrektur die gleichen Trendrichtungen wie zuvor. Die Reservoirs sind zu klein, um solch große Wassermengen aufzufangen. Die Abwärtstrends für den Winter im 20. Jahrhundert sind ein robuster Befund, sie sind nicht durch Trends im Reservoirvolumen erzeugt. Hingegen hätte eine auch geringe Senkung des Hochwasserscheitels damalige Schäden reduzieren können.

5-8_1_Scheitel
Abb. 1: Bestimmung der maximal möglichen Senkung des Hochwasserscheitels durch Reservoireffekte am Beispiel des Hochwassers 1920 der Elbe (Dresden). Wenn damals das heutige Reservoirvolumen (225 Mio. m³ mehr) zur Verfügung gestanden hätte, so hätte der Scheitel von 3190 m³/s auf 2140 m³/s gesenkt und aus einem starken ein schwaches Ereignis gemacht werden können. Dieser Senkungswert ist eine obere Grenze, weil angenommen ist, dass sämtliche, räumlich getrennte Reservoirs zu 100 % genutzt werden konnten (Mudelsee u.a. 2004).

Weniger Winterhochwasser durch Klimawandel

Geänderte Klimaverhältnisse im 20. Jahrhundert bilden sich in den Hochwassertrends ab, jedoch nicht für den Sommer – die erhöhte Wasserdampfaufnahmefähigkeit der Atmosphäre ist nur ein Faktor unter vielen – sondern für den Winter: Mit wachsender Temperatur geht das Risiko von Eishochwassern (wie 1784) zurück. Aber: Niederschlag und Hydrologie variieren kleinräumig: diese Ergebnisse betreffen nur mittlere Elbe und mittlere Oder.

Die Konfidenzbänder (Abb. 2) zeigen: Das Hochwasserrisiko änderte sich in den vergangenen 500 Jahren. Als Beispiel die letzten 100 bis 150 Jahre, in denen das Winterhochwasserrisiko in beiden Flüssen signifikant zurückging. Vor 1500 jedoch weiß man zu wenig über die Hochwasser (Dateninhomogenität, s. Artikel „Hochwasser" im Abschnitt „Klimarekonstruktion"), hier sind keine Konfidenzbänder gezeichnet.

5-8_2_Risiko
Abb. 2: Nichtstationäre Risikoanalyse für Elbe und Oder für den hydrologischen Winter (November–April) und Sommer. Die Hochwasserereignisse (b, d, f, h) aus den Weikinnschen Quellentexten (bis 1850) und Messungen (1850–2002) wurden in drei Stärkeklassen mit Kernschätzung (Gaußkurve, Bandbreite 35 a) und Bootstrap-Simulationen analysiert. Dies ergab die zeitabhängige Auftrittsrate schwerer (Stärke 2–3) Hochwasser (a, c, e, g; durchgezogene Linien) mit 90-%-Konfidenzband (schattiert). Die Verwendung der CLIMDAT-Quellen (1500–1799) ergab keine signifikant unterschiedlichen Ergebnisse (gestrichelte Linien) (Mudelsee u.a. 2003, bearb.).

 

Literatur:

Wir danken den Gastautoren Dr. Manfred Mudelsee vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven bzw. Climate Risk Analysis in Hannover und Dr. Mathias Deutsch vom Geographischen Institut der Universität Göttingen.

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