Starkregen und Hochwasser in Europa: Unterschied zwischen den Versionen
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In Europa hat es in den letzten Jahren zahlreiche [[Starkniederschläge und Hochwasser|Hochwasserereignisse]] gegeben, so in Ost- und Süddeutschland im Juni 2013, in Polen im Frühjahr 2010, in Deutschland und Frankreich im Mai 2008, in der Ukraine und Rumänien im Juli 2008, in Großbritannien im Sommer 2007<ref name="Besselaar 2012">van den Besselaar, E.J.M., A.M.G. Klein Tank and T.A. Buishand (2012): Trends in European precipitation extremes over 1951–2010, International Journal of Climatology, DOI: 10.1002/joc.3619</ref> in der Tschechischen Republik (Abb. 1) und Deutschland im August 2002. Auch in den 1990er Jahren gab es starke Überschwemmungen, etwa 1993 und 1995 am Rhein, 1996 in Spanien und im Mai 1998 in Süditalien.<ref name="Barredo 2007">Barredo, J.I.(2007): Major flood disasters in Europe: 1950–2005, Natural Hazards 42, 125-148</ref> Insgesamt waren im Zeitraum 1950-2005 Italien und Spanien mit 12 bzw. 10 großen Hochwasserereignissen<ref>Überschwemmungen werden hier als großes Hochwasserereignis eingestuft, wenn die Opferzahl 70 übersteigt und/oder die Schäden mehr als 0,005 % des EU-Bruttosozialprodukts im Jahr des Hochwassers betragen, vgl. J.I. Barredo (2007): Major flood disasters in Europe: 1950–2005, Natural Hazards 42, 125-148</ref> die am meisten betroffenen Länder in Europa, gefolgt von Frankreich (9 große Ereignisse) und Deutschland (8 große Ereignisse). Zwischen 1970 und 2005 gab es insgesamt 222 Hochwasserereignisse in den EU-Staaten.<ref name="Barredo 2007" /> | In Europa hat es in den letzten Jahren zahlreiche [[Starkniederschläge und Hochwasser|Hochwasserereignisse]] gegeben, so in Ost- und Süddeutschland im Juni 2013, in Polen im Frühjahr 2010, in Deutschland und Frankreich im Mai 2008, in der Ukraine und Rumänien im Juli 2008, in Großbritannien im Sommer 2007<ref name="Besselaar 2012">van den Besselaar, E.J.M., A.M.G. Klein Tank and T.A. Buishand (2012): Trends in European precipitation extremes over 1951–2010, International Journal of Climatology, DOI: 10.1002/joc.3619</ref> in der Tschechischen Republik (Abb. 1) und Deutschland im August 2002. Auch in den 1990er Jahren gab es starke Überschwemmungen, etwa 1993 und 1995 am Rhein, 1996 in Spanien und im Mai 1998 in Süditalien.<ref name="Barredo 2007">Barredo, J.I.(2007): Major flood disasters in Europe: 1950–2005, Natural Hazards 42, 125-148</ref> Insgesamt waren im Zeitraum 1950-2005 Italien und Spanien mit 12 bzw. 10 großen Hochwasserereignissen<ref>Überschwemmungen werden hier als großes Hochwasserereignis eingestuft, wenn die Opferzahl 70 übersteigt und/oder die Schäden mehr als 0,005 % des EU-Bruttosozialprodukts im Jahr des Hochwassers betragen, vgl. J.I. Barredo (2007): Major flood disasters in Europe: 1950–2005, Natural Hazards 42, 125-148</ref> die am meisten betroffenen Länder in Europa, gefolgt von Frankreich (9 große Ereignisse) und Deutschland (8 große Ereignisse). Zwischen 1970 und 2005 gab es insgesamt 222 Hochwasserereignisse in den EU-Staaten.<ref name="Barredo 2007" /> | ||
[[Bild:EU exposed to floods1870-2020.jpg|thumb|520px|Abb. 2: Änderung der Exponiertheit von Bevölkerung, Bruttoinlandsprodukt und Sachwerten 1870-2020 in Europa]] | |||
== Schäden == | == Schäden == | ||
Die Einschätzungen von langfristigen Trends der Schäden durch Hochwasser in Europa stehen vor erheblichen Schwiergkeiten. Das größte Problem ist die lückenhafte Datenbasis. Hinzu kommt, dass sich nicht nur die Hochwasserereignisse selbst verändert haben, sondern auch die Exponiertheit der Bevölkerung und der Vermögenswerte. So hat die europäische Bevölkerung zwischen 1870 und 2016 um 130% zugenommen, in Städten sogar um 1000%, während die Bevölkerung auf dem Land zurückgegangen ist. Ebenfalls stark zugenommen haben die Sachwerte. Betrachtet man allerdings die Entwicklung nur in durch Hochwasser gefährdeten Gebieten, ist der Anteil an der Bevölkerung, der durch ein Jahrhundert-Hochwasser gefährdet ist, seit 1870 bei Flusshochwassern leicht zurückgegangen, bei Küstenhochwassern aber etwas gestiegen (Abb. 2). Die finanziellen Verluste haben zwischen 1950 und 2016 um -2,6% pro Jahr abgenommen. Ein Rückgang ist auch bei der Anzahl der Todesopfer zu verzeichnen, der besonders ab 1950 mit -4,6% deutlich ist. Als Grund sind vor allem die Verbesserungen im Hochwasserschutz, bei der Vorhersage und der Katastrophenwarnung entscheidend.<ref name="Paprotny 2018">Paprotny, D., A. Sebastian, O. Morales-Nápoles et al. (2018): [https://doi.org/10.1038/s41467-018-04253-1 Trends in flood losses in Europe over the past 150 years.] Nat Commun 9, 1985</ref> | |||
Die jährlichen Schäden durch Hochwasser | Die jährlichen Schäden durch Hochwasser lagen in den 27 EU-Staaten um 2010 bei 6,4 Mrd. €, und es waren pro Jahr ca. 150 000 Menschen von Hochwasserereignissen betroffen.<ref name="Feyen 2011">Feyen, L., R. Dankers, K. Bódis, P. Salamon and J.I. Barredo (2011): Fluvial flood risk in Europe in present and future climates, Climatic Change, DOI 10.1007/s10584-011-0339-7</ref> Im Einzelnen forderten die Überschwemmungen am Rhein 1993 und 1995 Schäden von 600 bzw. 320 Mio. US$. Die extreme Hochwasser 1997 in Polen, der Tschechischen Republik und Deutschland an der Oder hatten 115 Tote und einem Sachschaden von 5,9 Mrd. US$ zur Folge. Und den Überschwemmungen im August 2002 an der Elbe in der Tschechischen Republik und in Deutschland fielen 39 Menschen zum Opfer; die Sachschäden beliefen sich auf 14 Mrd. US$. Besonders viele Menschenleben haben kurzfristige, aber sehr heftige Sturzfluten in Südeuropa gefordert. So waren in Süditalien im Mai 1998 147 Menschen zu beklagen und in Spanien 1996 während eines nur einstündigen Niederschlags 87 Menschen. Von Sturzfluten am meisten betroffen ist Spanien.<ref name="Barredo 2007" /> | ||
Die ökonomisch verlustreichsten Überschwemmungen in Europa der | Die ökonomisch verlustreichsten Überschwemmungen in Europa der beiden Jahrzehnte vor 2015 waren mit über 20 Mrd. € die Hochwasser im August 2002, ein Jahr, in dem es nicht nur an der Elbe zu Überschwemmungen kam, sondern auch an der Donau u.a. Flüssen und neben Deutschland und der Tschechischen Republik auch Länder wie Österreich, die Slowakei, Rumänien und Italien betroffen waren.<ref name="Kundzewicz 2012">Kundzewicz, Z.W., I.Pinskwar and G.R.Brakenridge (2012): Large floods in Europe, 1985-2009, Hydrological Sciences Journal, DOI:10.1080/02626667.2012.745082</ref> Die materiellen Verluste der Überschwemmungen 2013 beliefen sich auf ca. 13 Mrd. EUR, wovon allein 10 Mrd. EUR auf Deutschland fielen.<ref name="Schröter 2015">Schröter, K., M. Kunz, F. Elmer, B. Mühr, and B. Merz (2015): What made the June 2013 flood in Germany an exceptional event? A hydro-meteorological evaluation, Hydrol. Earth Syst. Sci., 19, 309–327, doi:10.5194/hess-19-309-2015</ref> Inzwischen sind weitere starke Hochwasserereignisse hinzugekommen, so die Überflutungen im Westen Deutschlands, den Niederlanden und Belgiens. Allein in [[Starkregen_und_Hochwasser_in_Deutschland#Das_Hochwasser_im_Juli_2021|Deutschland]] waren 170 Todesopfer und versicherte Schäden von mindestens 10 Mrd. € zu beklagen. | ||
[[Bild:Europe flood trends 1960-2010.jpg|thumb|520px|Abb. 3: Änderung von Hochwasser-Ereignissen mit einer Wiederkehrperiode von 100 Jahren und in kleineren Flussbecken von ca. 100 km<sup>2</sup>]] | |||
== Veränderungen == | == Veränderungen == | ||
Die letzten Jahrzehnte (1990-2016) gehörten in Europa zu den überschwemmungsreichsten Perioden der letzten 500 Jahre. Frühere durch Hochwasser geprägte Phasen wie z.B. die Zeit von 1790 bis 1840 waren im Gegensatz zur Gegenwart mit niedrigen Temperaturen verbunden und waren vor allem durch Winterhochwasser bestimmt. Demgegenüber ereignen sich Hochwasser heute mehr im Sommer als im Winter und in einer wärmeren Welt, wobei die Entwicklungen in den einzelnen Großregionen durchaus unterschiedlich sein können. So zeigt vor allem Mitteleuropa eine stärkere Häufigkeit von Sommerhochwassern, während in Westeuropa die Winterhochwasser zugenommen haben und im Mittelmeerraum Hochwasser vor allem im Herbst vorkommen.<ref name="Blöschl 2020">Blöschl, G., Kiss, A., Viglione, A. et al. (2020): [https://doi.org/10.1038/s41586-020-2478-3 Current European flood-rich period exceptional compared with past 500 years.] Nature 583, 560–566</ref> | |||
Auch neu zugängliche europäische Abfluss-Daten zeigen in den verschiedenen Großregionen Europas eine sehr unterschiedliche Hochwasserentwicklung (Abb. 3). Blöschl et al. (2019)<ref name="Blöschl 2019">Blöschl, G., J. Hall, A. Viglione et al. (2019): Changing climate both increases and decreases European river floods. Nature 573, 108–111. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1495-6</ref> unterscheiden drei Großregionen, deren Abfluss-Daten sich deutlich unterscheiden. Der Nordwesten Europa und Mitteleuropa weisen zwischen 1960 und 2010 eindeutige Zunahmen der Abflüsse auf, die teilweise bei 10% pro Jahrzehnt liegen. So änderten sich Überschwemmungen, die in Großbritannien 1960 statistisch gesehen einmal in 100 Jahren vorkamen, zu Ereignissen, mit denen 2010 bereits alle 50-80 gerechnet werden konnte. In Großbritannien sind Hochwasser größtenteils durch Niederschläge im Winter bedingt und sind mit einer hohen Bodenfeuchtigkeit verbunden. Im nördlichen Frankreich und Mitteleuropa spielen zunehmende Niederschläge und hohe Bodenfeuchte ebenfalls eine Rolle, wirken sich aber auch im Sommer aus. | |||
Im Mittelmeerraum nehmen die Hochwasserereignisse mit Ausnahme von SO-Frankreich und Nord-Italien durchgehend ab, teilweise um mehr als 12 % pro Jahrzehnt. Eine wichtige Ursache ist der Rückgang der Winterniederschläge. Abnehmende Trends finden sich auch im östlichen Skandinavien und westlichen Russland und der Ukraine, im westlichen Russland ebenfalls um über 12%/Dekade. Hier spielt eine deutliche Temperaturerhöhung von 0,5 °C/Dekade eine Rolle, wodurch es zu geringen Schneelagen und früherer Schneeschmelze im Jahr bzw. zu Regen statt Schneefall kommt. Das verringert das Auftreten von Hochwassern im Frühjahr und Frühsommer. | |||
== Ursachen == | == Ursachen == | ||
Die Zunahme der Jahre mit sehr hohen Schäden muss nichts mit der Zunahme hoher Niederschläge zu tun haben. Sie ist primär darin begründet, dass in den hochwassergefährdeten Gebieten sich immer mehr Menschen ansiedeln, Infrastrukturanlagen gebaut und Flussläufe eingeengt wurden.<ref name="Barredo 2007" /> | Die Zunahme der Jahre mit sehr hohen Schäden muss nichts mit der Zunahme hoher Niederschläge zu tun haben. Sie ist primär darin begründet, dass in den hochwassergefährdeten Gebieten sich immer mehr Menschen ansiedeln, Infrastrukturanlagen gebaut und Flussläufe eingeengt wurden.<ref name="Barredo 2007" /> | ||
[[Bild:Europa Tiefs Zugbahnen.jpg|thumb|420px|Abb. | [[Bild:Europa Tiefs Zugbahnen.jpg|thumb|420px|Abb. 4: Wichtige Zugbahnen niederschlagsrelevanter Tiefdruckgebiete]] | ||
===Großwetterlagen und Tiefdruckzugbahnen=== | ===Großwetterlagen und Tiefdruckzugbahnen=== | ||
Dennoch sind Fluss-Hochwasser letztlich das Ergebnis von intensiven und/oder lang anhaltenden Regenfällen über mehrere Tage oder sogar Wochen über einer großen Region. Ob es in einem bestimmten Gebiet viel, wenig oder gar nicht regnet, hängt dabei jedoch nur zu einem geringen Teil von Temperatur und Verdunstung in diesem Gebiet ab. Die Wassermenge bestimmter Niederschlagsereignisse stammt im globalen Mittel zu ca. 90% aus Wasserdampf, der aus mehr oder weniger größerer Entfernung herantransportiert wurde.<ref>Trenberth, K.E., A. Dai, R.M. Rasmussen and D.B. Parsons (2003): The Changing Character of Precipitation, Bulletin of the American Meteorological Society 84, 1205-1217</ref> Das gilt nicht zuletzt für Europa, das keine große Landmasse bildet und vom Atlantischen Ozeanen und großen Randmeeren umgeben ist. Für den Wasserdampftransport sind atmosphärische Zirkulationssysteme und die Zugbahnen der Tiefdruckgebiete von entscheidender Bedeutung. Bei den Zugbahnen lassen sich nach ihren Entstehungsgebieten fünf Hauptgruppen unterscheiden: atlantische (ATL in Abb. | Dennoch sind Fluss-Hochwasser letztlich das Ergebnis von intensiven und/oder lang anhaltenden Regenfällen über mehrere Tage oder sogar Wochen über einer großen Region. Ob es in einem bestimmten Gebiet viel, wenig oder gar nicht regnet, hängt dabei jedoch nur zu einem geringen Teil von Temperatur und Verdunstung in diesem Gebiet ab. Die Wassermenge bestimmter Niederschlagsereignisse stammt im globalen Mittel zu ca. 90% aus Wasserdampf, der aus mehr oder weniger größerer Entfernung herantransportiert wurde.<ref>Trenberth, K.E., A. Dai, R.M. Rasmussen and D.B. Parsons (2003): The Changing Character of Precipitation, Bulletin of the American Meteorological Society 84, 1205-1217</ref> Das gilt nicht zuletzt für Europa, das keine große Landmasse bildet und vom Atlantischen Ozeanen und großen Randmeeren umgeben ist. Für den Wasserdampftransport sind atmosphärische Zirkulationssysteme und die Zugbahnen der Tiefdruckgebiete von entscheidender Bedeutung. Bei den Zugbahnen lassen sich nach ihren Entstehungsgebieten fünf Hauptgruppen unterscheiden: atlantische (ATL in Abb. 4), polare (POL), mediterrane, subtropische und kontinentale Zugbahnen. Bei den über dem Mittelmeer entstehenden Zugbahnen ragt besonders der über dem Golf von Genua entstehende Typ Vb hervor, der zwar selten ist, aber besonders ergiebige Starkregen verursacht.<ref name="Hofstätter 2015">Hofstätter, M., J. Jacobeit, M. Homann, A. Lexer, B. Chimani, A. Philipp, C. Beck, M. Ganekind (2015): WETRAX – weather patterns, cyclone tracks and related precipitation extremes. Großflächige Starkniederschläge im Klimawandel in Mitteleuropa, Final Report, Geographica Augustana 19, Universität Augsburg, Augsburg, Germany</ref><ref name="Hofstätter 2017">Hofstätter, M., A. Lexer, M. Homann, G. Blöschl (2017): Large‐scale heavy precipitation over central Europe and the role of atmospheric cyclone track types, International Journal of Climatology , DOI: 10.1002/joc.5386</ref> Zwei weitere mediterrane Zugbahnen entstehen ebenfalls über dem Golf von Genua oder über der nördlichen Adria und ziehen nach Ost- bzw. Südosteuropa (X-S). | ||
[[Bild:Wetterlage-vb.gif|thumb|420px|Abb. | [[Bild:Wetterlage-vb.gif|thumb|420px|Abb. 5: Vb-Wetterlage]] | ||
In Nord- und Westeuropa sind es die nordatlantischen [[Tiefdruckgebiet|Tiefdrucksysteme]], die vor allem im Winter den Niederschlag regulieren und selbst wiederum von der [[Nordatlantische Oszillation|Nordatlantischen Oszillation]] (NAO) beeinflusst werden. Der NAO-Index hat in den 1980er und 1990er Jahren eine Tendenz zu auffällig hohen Werte gezeigt, die seit Mitte der 1990er Jahren jedoch wieder zurückgehen. Ein stärkerer NAO-Index ist in der Regel im nördlichen Europa mit mehr Niederschlägen und im südlichen Europa mit geringeren Niederschlägen verbunden. | In Nord- und Westeuropa sind es die nordatlantischen [[Tiefdruckgebiet|Tiefdrucksysteme]], die vor allem im Winter den Niederschlag regulieren und selbst wiederum von der [[Nordatlantische Oszillation|Nordatlantischen Oszillation]] (NAO) beeinflusst werden. Der NAO-Index hat in den 1980er und 1990er Jahren eine Tendenz zu auffällig hohen Werte gezeigt, die seit Mitte der 1990er Jahren jedoch wieder zurückgehen. Ein stärkerer NAO-Index ist in der Regel im nördlichen Europa mit mehr Niederschlägen und im südlichen Europa mit geringeren Niederschlägen verbunden. | ||
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Für Winter- wie Sommerhochwasser ist entscheidend, dass sich bestimmte [[Großwetterlagen]], die die Niederschläge mit sich bringen, über einen längeren Zeitraum halten. Im Winter ist es die durch eine starke NAO bestimmte Westlage zyklonal, bei der einzelne Tiefdruckgebiete vom Nordatlantik westlich von Irland über Nord- und Ostsee bis nach Osteuropa wandern. Zwischen den Tiefs gibt es kleinere Hochdruckzellen. Die Westlage zyklonal ist mit 15,7 % im Jahresmittel die über Mitteleuropa am häufigsten vorkommende Großwetterlage. Bei einer schwachen NAO wird sie jedoch von einem Hochdruckgebiet, das von Nordosteuropa bis nach Frankreich reichen kann, blockiert (vgl. [[Kalte Winter in Europa]]). | Für Winter- wie Sommerhochwasser ist entscheidend, dass sich bestimmte [[Großwetterlagen]], die die Niederschläge mit sich bringen, über einen längeren Zeitraum halten. Im Winter ist es die durch eine starke NAO bestimmte Westlage zyklonal, bei der einzelne Tiefdruckgebiete vom Nordatlantik westlich von Irland über Nord- und Ostsee bis nach Osteuropa wandern. Zwischen den Tiefs gibt es kleinere Hochdruckzellen. Die Westlage zyklonal ist mit 15,7 % im Jahresmittel die über Mitteleuropa am häufigsten vorkommende Großwetterlage. Bei einer schwachen NAO wird sie jedoch von einem Hochdruckgebiet, das von Nordosteuropa bis nach Frankreich reichen kann, blockiert (vgl. [[Kalte Winter in Europa]]). | ||
Für Sommerhochwasser in Mitteleuropa haben sich in letzter Zeit häufig die sog. Vb- oder damit verwandte | Für Sommerhochwasser in Mitteleuropa haben sich in letzter Zeit häufig die sog. Vb- oder damit verwandte Tiefdruckzugbahnen (Abb. 5) als entscheidende Niederschlagsbringer erwiesen. Das war etwa der Fall bei dem Oder-Hochwasser 1997 und dem Elbe-Hochwasser 2002. Und auch die Überschwemmungen an Donau und Elbe im Juni 2013 waren durch eine Vb-ähnliche Zugbahn bedingt (Abb. 4).<ref>DWD-Pressemitteilung vom 06.06.2013: [http://www.dwd.de/bvbw/appmanager/bvbw/dwdwwwDesktop?_nfpb=true&_pageLabel=dwdwww_menu2_presse&T98029gsbDocumentPath=Content%2FPresse%2FPressemitteilungen%2F2013%2F20130606__HochwasserJuni__news.html Juni-Hochwasser im Süden und Osten Deutschlands]</ref> Bei Vb-Wetterlagen ziehen Tiefdruckgebiete vom Mittelmeer her, wo sie sich mit Wasserdampf aufladen, meistens östlich um die Alpen herum nach Mitteleuropa. Hier stoßen sie auf Gebirge, z.B. auf das Erzgebirge, und/oder auf Kaltluftmassen und regnen sich aus. Zwar besitzen Vb-Zugbahnen von allen starkniederschlagsrelevanten Zirkulationstypen im Mittel nur eine Auftrittshäufigkeit von 3-5%. Sie sind aber in bestimmten Regionen wie Nord-Tschechien, nördlich der Alpen und im östlichen Mitteleuropa für circa 50% der stärksten Niederschlags-Ereignisse im Zeitraum von 1961 bis 2002 verantwortlich.<ref name="Hofstätter 2015" /> Unter den Vb-Wetterlagen ragen besonders diejenigen hervor, die im Golf von Genua entstehen. Von allen im westlichen Mittelmeer entstehenden Zyklonen entstammen 46% aus dem Golf von Genua. Und die sich hier entwickelnden Tiefdruckbahnen bilden auch am häufigsten Cluster, d.h. mehrere kurz aufeinander folgende Tiefs, die in Mitteleuropa für besonders viel Niederschlag sorgen.<ref name="Hofstätter 2019">Hofstätter, M., and G. Blöschl (2019): [https://doi.org/10.1029/2018JD029420 Vb cyclones synchronized with the Arctic-/North Atlantic Oscillation.] J Geophys Res Atmos 124(6):3259–3278</ref> | ||
Wenn die Vb-Wetterlagen länger anhalten, liegt eine sog. [[Blockierende Wetterlage]] vor. Möglicherweise ist es in jüngster Zeit zu einer Häufung von blockierenden Wetterlagen gekommen. Manche Forscher führen das auf das Abschmelzen des arktischen Meereises zurück.<ref name="Cohen 2012">Cohen, J.L., et al. (2012): Arctic warming, increasing snow cover and widespread boreal winter cooling, Environmental Research Letters 7, doi:10.1088/1748-9326/7/1/014007</ref><ref name="Francis 2012">Francis, J.A., and S.J. Vavrus (2012): Evidence linking Arctic amplification to extreme weather in mid-latitudes, Geophysical Research Letters 39, doi:10.1029/2012GL051000</ref> Dadurch würde der Temperatur- und Luftdruckgegensatz zwischen hohen und mittleren Breiten geschwächt. Die Folge sind schwächere planetare Wellen des [[Jetstream]]s mit größeren Amplituden der Wellen und einer langsameren West-Ost-Bewegung. Aus diesem Grund können sich in manchen Regionen Tiefdruck-, in anderen Hochdruckzellen längere Zeit stationär halten. Im Sommer können die Tiefs zu starken Niederschlägen, die Hochs zu Hitzewellen führen. Das war etwa die Konstellation 2010, als Russland von einer verheerenden Hitzewelle heimgesucht wurde und | Wenn die Vb-Wetterlagen länger anhalten, liegt eine sog. [[Blockierende Wetterlage]] vor. Möglicherweise ist es in jüngster Zeit zu einer Häufung von blockierenden Wetterlagen gekommen. Manche Forscher führen das auf das Abschmelzen des arktischen Meereises zurück.<ref name="Cohen 2012">Cohen, J.L., et al. (2012): Arctic warming, increasing snow cover and widespread boreal winter cooling, Environmental Research Letters 7, doi:10.1088/1748-9326/7/1/014007</ref><ref name="Francis 2012">Francis, J.A., and S.J. Vavrus (2012): Evidence linking Arctic amplification to extreme weather in mid-latitudes, Geophysical Research Letters 39, doi:10.1029/2012GL051000</ref> Dadurch würde der Temperatur- und Luftdruckgegensatz zwischen hohen und mittleren Breiten geschwächt. Die Folge sind schwächere planetare Wellen des [[Jetstream]]s mit größeren Amplituden der Wellen und einer langsameren West-Ost-Bewegung. Aus diesem Grund können sich in manchen Regionen Tiefdruck-, in anderen Hochdruckzellen längere Zeit stationär halten. Im Sommer können die Tiefs zu starken Niederschlägen, die Hochs zu Hitzewellen führen. Das war etwa die Konstellation 2010, als Russland von einer verheerenden Hitzewelle heimgesucht wurde und Pakistan von gewaltigen Überschwemmungen. | ||
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Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus [ | Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus [https://bildungsserver.hamburg.de/themenschwerpunkte/klimawandel-und-klimafolgen/daten-zum-klimawandel/daten-zu-klimaprojektionen/europa-rcp-daten '''Regionaldaten zu Europa'''] eigene Karten zur künftigen Klimaentwicklung erzeugen. | ||
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* [ | * [https://bildungsserver.hamburg.de/resource/blob/264982/5140425b28c960dfa5487cb9352e79c4/2007-extremereignisse-und-ihre-folgen-data.pdf Extremereignisse und ihre Folgen] im Zuge des Klimawandels am Fallbeispiel des Elbhochwassers 2002 (Gymnasium Athenaeum Stade, Stade), | ||
* [ | * [https://bildungsserver.hamburg.de/resource/blob/265326/86b3042e685867ea92cc86f03b30fe09/2007-jahrhundertflut-klimawandel-data.pdf Alle Jahre eine Jahrhundertflut?] Muss man in Zukunft mit vermehrten Hochwasserereignissen an der Elbe rechnen? Und in welcher Weise nimmt der Klimawandel Einfluss darauf? (Stadtteilschule Walddörfer, Hamburg) | ||
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Aktuelle Version vom 12. Oktober 2023, 17:17 Uhr
Hochwasserereignisse
In Europa hat es in den letzten Jahren zahlreiche Hochwasserereignisse gegeben, so in Ost- und Süddeutschland im Juni 2013, in Polen im Frühjahr 2010, in Deutschland und Frankreich im Mai 2008, in der Ukraine und Rumänien im Juli 2008, in Großbritannien im Sommer 2007[1] in der Tschechischen Republik (Abb. 1) und Deutschland im August 2002. Auch in den 1990er Jahren gab es starke Überschwemmungen, etwa 1993 und 1995 am Rhein, 1996 in Spanien und im Mai 1998 in Süditalien.[2] Insgesamt waren im Zeitraum 1950-2005 Italien und Spanien mit 12 bzw. 10 großen Hochwasserereignissen[3] die am meisten betroffenen Länder in Europa, gefolgt von Frankreich (9 große Ereignisse) und Deutschland (8 große Ereignisse). Zwischen 1970 und 2005 gab es insgesamt 222 Hochwasserereignisse in den EU-Staaten.[2]
Schäden
Die Einschätzungen von langfristigen Trends der Schäden durch Hochwasser in Europa stehen vor erheblichen Schwiergkeiten. Das größte Problem ist die lückenhafte Datenbasis. Hinzu kommt, dass sich nicht nur die Hochwasserereignisse selbst verändert haben, sondern auch die Exponiertheit der Bevölkerung und der Vermögenswerte. So hat die europäische Bevölkerung zwischen 1870 und 2016 um 130% zugenommen, in Städten sogar um 1000%, während die Bevölkerung auf dem Land zurückgegangen ist. Ebenfalls stark zugenommen haben die Sachwerte. Betrachtet man allerdings die Entwicklung nur in durch Hochwasser gefährdeten Gebieten, ist der Anteil an der Bevölkerung, der durch ein Jahrhundert-Hochwasser gefährdet ist, seit 1870 bei Flusshochwassern leicht zurückgegangen, bei Küstenhochwassern aber etwas gestiegen (Abb. 2). Die finanziellen Verluste haben zwischen 1950 und 2016 um -2,6% pro Jahr abgenommen. Ein Rückgang ist auch bei der Anzahl der Todesopfer zu verzeichnen, der besonders ab 1950 mit -4,6% deutlich ist. Als Grund sind vor allem die Verbesserungen im Hochwasserschutz, bei der Vorhersage und der Katastrophenwarnung entscheidend.[4]
Die jährlichen Schäden durch Hochwasser lagen in den 27 EU-Staaten um 2010 bei 6,4 Mrd. €, und es waren pro Jahr ca. 150 000 Menschen von Hochwasserereignissen betroffen.[5] Im Einzelnen forderten die Überschwemmungen am Rhein 1993 und 1995 Schäden von 600 bzw. 320 Mio. US$. Die extreme Hochwasser 1997 in Polen, der Tschechischen Republik und Deutschland an der Oder hatten 115 Tote und einem Sachschaden von 5,9 Mrd. US$ zur Folge. Und den Überschwemmungen im August 2002 an der Elbe in der Tschechischen Republik und in Deutschland fielen 39 Menschen zum Opfer; die Sachschäden beliefen sich auf 14 Mrd. US$. Besonders viele Menschenleben haben kurzfristige, aber sehr heftige Sturzfluten in Südeuropa gefordert. So waren in Süditalien im Mai 1998 147 Menschen zu beklagen und in Spanien 1996 während eines nur einstündigen Niederschlags 87 Menschen. Von Sturzfluten am meisten betroffen ist Spanien.[2]
Die ökonomisch verlustreichsten Überschwemmungen in Europa der beiden Jahrzehnte vor 2015 waren mit über 20 Mrd. € die Hochwasser im August 2002, ein Jahr, in dem es nicht nur an der Elbe zu Überschwemmungen kam, sondern auch an der Donau u.a. Flüssen und neben Deutschland und der Tschechischen Republik auch Länder wie Österreich, die Slowakei, Rumänien und Italien betroffen waren.[6] Die materiellen Verluste der Überschwemmungen 2013 beliefen sich auf ca. 13 Mrd. EUR, wovon allein 10 Mrd. EUR auf Deutschland fielen.[7] Inzwischen sind weitere starke Hochwasserereignisse hinzugekommen, so die Überflutungen im Westen Deutschlands, den Niederlanden und Belgiens. Allein in Deutschland waren 170 Todesopfer und versicherte Schäden von mindestens 10 Mrd. € zu beklagen.
Veränderungen
Die letzten Jahrzehnte (1990-2016) gehörten in Europa zu den überschwemmungsreichsten Perioden der letzten 500 Jahre. Frühere durch Hochwasser geprägte Phasen wie z.B. die Zeit von 1790 bis 1840 waren im Gegensatz zur Gegenwart mit niedrigen Temperaturen verbunden und waren vor allem durch Winterhochwasser bestimmt. Demgegenüber ereignen sich Hochwasser heute mehr im Sommer als im Winter und in einer wärmeren Welt, wobei die Entwicklungen in den einzelnen Großregionen durchaus unterschiedlich sein können. So zeigt vor allem Mitteleuropa eine stärkere Häufigkeit von Sommerhochwassern, während in Westeuropa die Winterhochwasser zugenommen haben und im Mittelmeerraum Hochwasser vor allem im Herbst vorkommen.[8]
Auch neu zugängliche europäische Abfluss-Daten zeigen in den verschiedenen Großregionen Europas eine sehr unterschiedliche Hochwasserentwicklung (Abb. 3). Blöschl et al. (2019)[9] unterscheiden drei Großregionen, deren Abfluss-Daten sich deutlich unterscheiden. Der Nordwesten Europa und Mitteleuropa weisen zwischen 1960 und 2010 eindeutige Zunahmen der Abflüsse auf, die teilweise bei 10% pro Jahrzehnt liegen. So änderten sich Überschwemmungen, die in Großbritannien 1960 statistisch gesehen einmal in 100 Jahren vorkamen, zu Ereignissen, mit denen 2010 bereits alle 50-80 gerechnet werden konnte. In Großbritannien sind Hochwasser größtenteils durch Niederschläge im Winter bedingt und sind mit einer hohen Bodenfeuchtigkeit verbunden. Im nördlichen Frankreich und Mitteleuropa spielen zunehmende Niederschläge und hohe Bodenfeuchte ebenfalls eine Rolle, wirken sich aber auch im Sommer aus.
Im Mittelmeerraum nehmen die Hochwasserereignisse mit Ausnahme von SO-Frankreich und Nord-Italien durchgehend ab, teilweise um mehr als 12 % pro Jahrzehnt. Eine wichtige Ursache ist der Rückgang der Winterniederschläge. Abnehmende Trends finden sich auch im östlichen Skandinavien und westlichen Russland und der Ukraine, im westlichen Russland ebenfalls um über 12%/Dekade. Hier spielt eine deutliche Temperaturerhöhung von 0,5 °C/Dekade eine Rolle, wodurch es zu geringen Schneelagen und früherer Schneeschmelze im Jahr bzw. zu Regen statt Schneefall kommt. Das verringert das Auftreten von Hochwassern im Frühjahr und Frühsommer.
Ursachen
Die Zunahme der Jahre mit sehr hohen Schäden muss nichts mit der Zunahme hoher Niederschläge zu tun haben. Sie ist primär darin begründet, dass in den hochwassergefährdeten Gebieten sich immer mehr Menschen ansiedeln, Infrastrukturanlagen gebaut und Flussläufe eingeengt wurden.[2]
Großwetterlagen und Tiefdruckzugbahnen
Dennoch sind Fluss-Hochwasser letztlich das Ergebnis von intensiven und/oder lang anhaltenden Regenfällen über mehrere Tage oder sogar Wochen über einer großen Region. Ob es in einem bestimmten Gebiet viel, wenig oder gar nicht regnet, hängt dabei jedoch nur zu einem geringen Teil von Temperatur und Verdunstung in diesem Gebiet ab. Die Wassermenge bestimmter Niederschlagsereignisse stammt im globalen Mittel zu ca. 90% aus Wasserdampf, der aus mehr oder weniger größerer Entfernung herantransportiert wurde.[10] Das gilt nicht zuletzt für Europa, das keine große Landmasse bildet und vom Atlantischen Ozeanen und großen Randmeeren umgeben ist. Für den Wasserdampftransport sind atmosphärische Zirkulationssysteme und die Zugbahnen der Tiefdruckgebiete von entscheidender Bedeutung. Bei den Zugbahnen lassen sich nach ihren Entstehungsgebieten fünf Hauptgruppen unterscheiden: atlantische (ATL in Abb. 4), polare (POL), mediterrane, subtropische und kontinentale Zugbahnen. Bei den über dem Mittelmeer entstehenden Zugbahnen ragt besonders der über dem Golf von Genua entstehende Typ Vb hervor, der zwar selten ist, aber besonders ergiebige Starkregen verursacht.[11][12] Zwei weitere mediterrane Zugbahnen entstehen ebenfalls über dem Golf von Genua oder über der nördlichen Adria und ziehen nach Ost- bzw. Südosteuropa (X-S).
In Nord- und Westeuropa sind es die nordatlantischen Tiefdrucksysteme, die vor allem im Winter den Niederschlag regulieren und selbst wiederum von der Nordatlantischen Oszillation (NAO) beeinflusst werden. Der NAO-Index hat in den 1980er und 1990er Jahren eine Tendenz zu auffällig hohen Werte gezeigt, die seit Mitte der 1990er Jahren jedoch wieder zurückgehen. Ein stärkerer NAO-Index ist in der Regel im nördlichen Europa mit mehr Niederschlägen und im südlichen Europa mit geringeren Niederschlägen verbunden.
Für Winter- wie Sommerhochwasser ist entscheidend, dass sich bestimmte Großwetterlagen, die die Niederschläge mit sich bringen, über einen längeren Zeitraum halten. Im Winter ist es die durch eine starke NAO bestimmte Westlage zyklonal, bei der einzelne Tiefdruckgebiete vom Nordatlantik westlich von Irland über Nord- und Ostsee bis nach Osteuropa wandern. Zwischen den Tiefs gibt es kleinere Hochdruckzellen. Die Westlage zyklonal ist mit 15,7 % im Jahresmittel die über Mitteleuropa am häufigsten vorkommende Großwetterlage. Bei einer schwachen NAO wird sie jedoch von einem Hochdruckgebiet, das von Nordosteuropa bis nach Frankreich reichen kann, blockiert (vgl. Kalte Winter in Europa).
Für Sommerhochwasser in Mitteleuropa haben sich in letzter Zeit häufig die sog. Vb- oder damit verwandte Tiefdruckzugbahnen (Abb. 5) als entscheidende Niederschlagsbringer erwiesen. Das war etwa der Fall bei dem Oder-Hochwasser 1997 und dem Elbe-Hochwasser 2002. Und auch die Überschwemmungen an Donau und Elbe im Juni 2013 waren durch eine Vb-ähnliche Zugbahn bedingt (Abb. 4).[13] Bei Vb-Wetterlagen ziehen Tiefdruckgebiete vom Mittelmeer her, wo sie sich mit Wasserdampf aufladen, meistens östlich um die Alpen herum nach Mitteleuropa. Hier stoßen sie auf Gebirge, z.B. auf das Erzgebirge, und/oder auf Kaltluftmassen und regnen sich aus. Zwar besitzen Vb-Zugbahnen von allen starkniederschlagsrelevanten Zirkulationstypen im Mittel nur eine Auftrittshäufigkeit von 3-5%. Sie sind aber in bestimmten Regionen wie Nord-Tschechien, nördlich der Alpen und im östlichen Mitteleuropa für circa 50% der stärksten Niederschlags-Ereignisse im Zeitraum von 1961 bis 2002 verantwortlich.[11] Unter den Vb-Wetterlagen ragen besonders diejenigen hervor, die im Golf von Genua entstehen. Von allen im westlichen Mittelmeer entstehenden Zyklonen entstammen 46% aus dem Golf von Genua. Und die sich hier entwickelnden Tiefdruckbahnen bilden auch am häufigsten Cluster, d.h. mehrere kurz aufeinander folgende Tiefs, die in Mitteleuropa für besonders viel Niederschlag sorgen.[14]
Wenn die Vb-Wetterlagen länger anhalten, liegt eine sog. Blockierende Wetterlage vor. Möglicherweise ist es in jüngster Zeit zu einer Häufung von blockierenden Wetterlagen gekommen. Manche Forscher führen das auf das Abschmelzen des arktischen Meereises zurück.[15][16] Dadurch würde der Temperatur- und Luftdruckgegensatz zwischen hohen und mittleren Breiten geschwächt. Die Folge sind schwächere planetare Wellen des Jetstreams mit größeren Amplituden der Wellen und einer langsameren West-Ost-Bewegung. Aus diesem Grund können sich in manchen Regionen Tiefdruck-, in anderen Hochdruckzellen längere Zeit stationär halten. Im Sommer können die Tiefs zu starken Niederschlägen, die Hochs zu Hitzewellen führen. Das war etwa die Konstellation 2010, als Russland von einer verheerenden Hitzewelle heimgesucht wurde und Pakistan von gewaltigen Überschwemmungen.
Feuchte Böden
Eine wichtige Voraussetzung dafür, dass aus starken Niederschlägen Hochwasser entstehen, liegt oft darin, dass der Boden durch länger andauernden Regen sehr viel Feuchtigkeit aufgenommen hat, irgendwann gesättigt ist und kein weiteres Wasser mehr aufnehmen kann. So war z.B. den Hochwassern in England und Wales im Oktober und November 2000 ein sehr feuchter Sommer vorausgegangen, nach dem die Böden nicht auf das sonst übliche Niveau ausgetrocknet waren. Die starken Regenfälle begannen im September und zogen sich den ganzen Oktober hindurch hin. Hochwasserereignisse im Winter und Frühjahr sind ebenfalls durch großräumige Regenfälle bedingt, die teilweise mit dem Schmelzen von Eis und Schnee zusammenfallen. Auch hier können durchnässte Böden eine Rolle spielen, aber nicht selten auch gefrorene Böden, durch die das Wasser nicht versickern kann. Beispiele waren die Überschwemmungen am Rhein 1993 und 1995. Sturzfluten, die eher in Südeuropa vorkommen, sind das Ergebnis von intensiven Regenfällen über einem kleinen Gebiet in Berg- oder Hügelländern und dauern normalerweise weniger als sechs Stunden.[2]
Hochwasser und Klimawandel
Die Häufung von ‚Jahrhundertereignissen‘ in den letzten Jahren (z.B. in Deutschland 2002 und 2013) hat immer wieder die Frage aufkommen lassen, inwieweit der vom Menschen verursachte Klimawandel dafür verantwortlich ist. Allgemein ist es jedoch sehr schwierig, in den Hochwasserereignissen der letzten Jahrzehnte den Klimawandel als Ursache nachzuweisen, da die natürlichen Schwankungen der Niederschläge von Jahr zu Jahr und von Jahrzehnt zu Jahrzehnt sehr hoch sind. Daher wird man auch, wenn die Änderungen im Sinne des Klimawandels tatsächlich vorliegen, sie statistisch für die nächsten Jahrzehnte kaum nachweisen können. Klimamodellrechnungen zeigen dagegen eine hohe Wahrscheinlichkeit von stärkeren Niederschlagsereignissen in einer wärmeren Welt. Nicht zuletzt sprechen dafür physikalische Gesetzmäßigkeiten (vgl. den Artikel Starkniederschläge und Hochwasser).[6]
Einzelnachweise
- ↑ van den Besselaar, E.J.M., A.M.G. Klein Tank and T.A. Buishand (2012): Trends in European precipitation extremes over 1951–2010, International Journal of Climatology, DOI: 10.1002/joc.3619
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Barredo, J.I.(2007): Major flood disasters in Europe: 1950–2005, Natural Hazards 42, 125-148
- ↑ Überschwemmungen werden hier als großes Hochwasserereignis eingestuft, wenn die Opferzahl 70 übersteigt und/oder die Schäden mehr als 0,005 % des EU-Bruttosozialprodukts im Jahr des Hochwassers betragen, vgl. J.I. Barredo (2007): Major flood disasters in Europe: 1950–2005, Natural Hazards 42, 125-148
- ↑ Paprotny, D., A. Sebastian, O. Morales-Nápoles et al. (2018): Trends in flood losses in Europe over the past 150 years. Nat Commun 9, 1985
- ↑ Feyen, L., R. Dankers, K. Bódis, P. Salamon and J.I. Barredo (2011): Fluvial flood risk in Europe in present and future climates, Climatic Change, DOI 10.1007/s10584-011-0339-7
- ↑ 6,0 6,1 Kundzewicz, Z.W., I.Pinskwar and G.R.Brakenridge (2012): Large floods in Europe, 1985-2009, Hydrological Sciences Journal, DOI:10.1080/02626667.2012.745082
- ↑ Schröter, K., M. Kunz, F. Elmer, B. Mühr, and B. Merz (2015): What made the June 2013 flood in Germany an exceptional event? A hydro-meteorological evaluation, Hydrol. Earth Syst. Sci., 19, 309–327, doi:10.5194/hess-19-309-2015
- ↑ Blöschl, G., Kiss, A., Viglione, A. et al. (2020): Current European flood-rich period exceptional compared with past 500 years. Nature 583, 560–566
- ↑ Blöschl, G., J. Hall, A. Viglione et al. (2019): Changing climate both increases and decreases European river floods. Nature 573, 108–111. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1495-6
- ↑ Trenberth, K.E., A. Dai, R.M. Rasmussen and D.B. Parsons (2003): The Changing Character of Precipitation, Bulletin of the American Meteorological Society 84, 1205-1217
- ↑ 11,0 11,1 Hofstätter, M., J. Jacobeit, M. Homann, A. Lexer, B. Chimani, A. Philipp, C. Beck, M. Ganekind (2015): WETRAX – weather patterns, cyclone tracks and related precipitation extremes. Großflächige Starkniederschläge im Klimawandel in Mitteleuropa, Final Report, Geographica Augustana 19, Universität Augsburg, Augsburg, Germany
- ↑ Hofstätter, M., A. Lexer, M. Homann, G. Blöschl (2017): Large‐scale heavy precipitation over central Europe and the role of atmospheric cyclone track types, International Journal of Climatology , DOI: 10.1002/joc.5386
- ↑ DWD-Pressemitteilung vom 06.06.2013: Juni-Hochwasser im Süden und Osten Deutschlands
- ↑ Hofstätter, M., and G. Blöschl (2019): Vb cyclones synchronized with the Arctic-/North Atlantic Oscillation. J Geophys Res Atmos 124(6):3259–3278
- ↑ Cohen, J.L., et al. (2012): Arctic warming, increasing snow cover and widespread boreal winter cooling, Environmental Research Letters 7, doi:10.1088/1748-9326/7/1/014007
- ↑ Francis, J.A., and S.J. Vavrus (2012): Evidence linking Arctic amplification to extreme weather in mid-latitudes, Geophysical Research Letters 39, doi:10.1029/2012GL051000
Weblinks
- Undine Informationsplattform zu Hochwasserereignissen an den großen Strömen in Deutschland von der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG)
- Tiefgraber, M. (Deutscher Wetterdienst, 2016): Typische Zugbahnen der Zyklonen
Klimadaten zum Thema
Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus Regionaldaten zu Europa eigene Karten zur künftigen Klimaentwicklung erzeugen.
Hier finden Sie eine Anleitung zur Visualisierung der Daten.
Schülerarbeiten zum Thema
Schülerarbeiten zum Thema des Artikels aus dem Schulprojekt Klimawandel:
- Extremereignisse und ihre Folgen im Zuge des Klimawandels am Fallbeispiel des Elbhochwassers 2002 (Gymnasium Athenaeum Stade, Stade),
- Alle Jahre eine Jahrhundertflut? Muss man in Zukunft mit vermehrten Hochwasserereignissen an der Elbe rechnen? Und in welcher Weise nimmt der Klimawandel Einfluss darauf? (Stadtteilschule Walddörfer, Hamburg)
Bildergalerie zum Thema
- Bilder zu: Starkniederschläge und Hochwasser in Europa
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