Klimawandel verstärkt Hochwasser stärker als Extremniederschläge
Eine aktuelle Untersuchung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) analysiert die Auswirkungen des menschengemachten Klimawandels auf Hochwasserereignisse am Beispiel des Sturms Boris im Jahr 2024. Die Studie, veröffentlicht in Science Advances, zeigt, dass der Klimawandel die Hochwasserspitzen deutlich stärker beeinflusst als die Intensität der Niederschläge selbst. Daraus folgt, dass alleinige Niederschlagsbetrachtungen die tatsächliche Hochwassergefahr unterschätzen können.
Extremniederschläge und Hochwasser im September 2024
Sturm Boris führte im September 2024 in Mittel- und Osteuropa, insbesondere in Polen, Tschechien und Österreich, zu außergewöhnlich starken Regenfällen und schweren Überschwemmungen. Lokal fielen innerhalb weniger Tage mehrere hundert Millimeter Niederschlag, was zu Überflutungen zahlreicher Flüsse führte.
Frühere Attributionsstudien belegten bereits, dass die Erderwärmung die Niederschlagsmengen während des Sturms erhöht hat. Diese Analysen vergleichen das beobachtete Ereignis mit hypothetischen Szenarien ohne menschlichen Klimaeinfluss, konzentrieren sich jedoch meist nur auf die meteorologischen Ereignisse selbst und lassen die daraus resultierende Hochwassergefahr oft außen vor.
Verknüpfung von Klimasimulationen und hydrologischen Modellen
Die vorliegende Studie geht über diese Betrachtung hinaus. Mithilfe hydrologischer Modellierungen wurde untersucht, wie sich durch den Klimawandel veränderte Niederschlagsmengen auf das Ausmaß der Hochwasserspitzen auswirken. Dabei wurde deutlich, dass zusätzliche Niederschläge nicht direkt proportional zu stärkeren Hochwasserereignissen führen.
Zur Analyse kombinierten die Forschenden verschiedene Klimasimulationen mit zwei hydrologischen Modellen, darunter auch ein maschinelles Lernverfahren. So konnte nachvollzogen werden, wie der Niederschlag im Einzugsgebiet in Abfluss und schließlich in Hochwasser umgewandelt wird.
Ergebnisse der Studie
- Ohne den Einfluss des anthropogenen Klimawandels wären die Niederschläge während Sturm Boris um etwa 6 bis 9 Prozent geringer ausgefallen.
- Die Hochwasserspitzen hätten demgegenüber um 14 bis 22 Prozent niedriger gelegen.
Dieser Unterschied erklärt sich durch die Speicherfähigkeit des Bodens: Anfangs kann der Boden einen Teil des Starkregens aufnehmen, doch sobald die Kapazität erschöpft ist, fließt jeder zusätzliche Millimeter Wasser unmittelbar in die Flüsse, was den Abfluss und damit die Hochwassergefahr stark erhöht.
Bedeutung für Hochwasserschutz und Risikobewertung
Die Ergebnisse sind insbesondere für den Hochwasserschutz relevant, da Schutzmaßnahmen häufig auf bestimmte Belastungsgrenzen ausgelegt sind. Ein Anstieg der Niederschläge um zehn Prozent kann somit zu einer Erhöhung der Hochwasserspitzen um bis zu zwanzig Prozent führen. Werden dadurch Schwellenwerte überschritten, kann dies zu erheblichen Schäden führen.
Co-Autor Prof. Dr. Jakob Zscheischler vom UFZ und der Technischen Universität Dresden betont, dass eine ausschließliche Betrachtung der Niederschlagsänderungen die Hochwassergefahr unterschätzt. Für eine realistische Risikoabschätzung müssen daher die gesamten hydrologischen Prozesse vom Niederschlag bis zum Abfluss berücksichtigt werden.
Eingrenzung der Studie
Die Untersuchung fokussiert sich bewusst auf den Einfluss des Klimawandels unter sonst konstanten Bedingungen. Sie bewertet, wie sich ein einzelnes Ereignis durch den menschlichen Einfluss verändert, ohne dabei Änderungen in der Häufigkeit solcher Wetterlagen, Landnutzungsänderungen oder Wassermanagementmaßnahmen zu berücksichtigen. Es wurde somit dieselbe gegenwärtige Landschaft unter verschiedenen klimatischen Bedingungen verglichen.
Die Studie unterstreicht, dass Hochwassergefahren im Kontext des Klimawandels nicht allein anhand von Niederschlagsveränderungen bewertet werden können. Für zukünftige Anpassungsstrategien ist es daher entscheidend, die gesamte Kette von meteorologischen Ereignissen bis zum Flussabfluss zu analysieren.
Kontaktpersonen für wissenschaftliche Rückfragen
Prof. Jakob Zscheischler
Leiter des UFZ-Departments Compound Environmental Risks
E-Mail: jakob.zscheischler@ufz.de
Peter Miersch
UFZ-Department Compound Environmental Risks
E-Mail: peter.miersch@ufz.de
Originalpublikation
Peter Miersch, István Dunkl, Antonio Sánchez-Benítez, Marylou Athanase, Oldrich Rakovec, Daniel Klotz, Sebastian Sippel, Helge Goessling, Jakob Zscheischler: Evidence from 2024 Storm Boris indicates anthropogenic climate change amplifies floods more than extreme precipitation; Science Advances, https://doi.org/10.1126/sciadv.aef7703
