Regionales Hochwassermodell Deutschlands

Hochwasserrisikoabschätzung wurde traditionell auf der lokalen Skala durchgeführt. Es besteht jedoch der Bedarf, die Überflutungsflächen und das damit verbundene Risiko auf der nationalen Skala abzuschätzen. Die regionale Planung und die Ressourcenallokation für den Hochwasserschutz können basierend auf diesen Informationen effizienter gemacht werden. Die bisher angewandten Methoden haben eine Reihe von erheblichen Nachteilen, die überwunden werden sollen. Dazu zählen die Annahmen von der einheitlichen Hochwasserjährlichkeit für große Einzugsgebiete in einem Hochwasserszenario, der Einsatz von stationären anstatt dynamischen hydraulischen Berechnungen sowie die Vernachlässigung von Hochwasserschutzmaßnahmen und deren möglichen Versagens. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Modellierungssystems für die Durchführung einer kohärenten Hochwasserrisikoabschätzung in großen Einzugsgebieten Deutschlands. Das System soll aus einer Modellkette bestehen, die die wesentlichen Prozesse der Hochwasserentstehung und der daraus resultierenden Schadensen beschreibt.

Die Modellkette für die regionale Hochwasserrisikoabschätzung in Deutschland. Das System besteht aus:  

  • einem Modell zur Generierung der klimatischen Parameter für das gegenwärtige Klima und zukünftige Klimaszenarien.
  • einem Modell zur Simulation von hydrologischen Prozessen der Erdoberfläche und zur Abflussberechnung.
  • einem Modell zur Simulation vom Wellenablauf im Flussgerinne und zur Berechnung der Überflutungsflächen unter Berücksichtigung des möglichen Versagens der Hochwasserschutzeinrichtungen.
  • einem Modell zur Hochwasserschadensabschätzung.

Mit dem implementierten System werden die Risikoänderungen infolge des Klimawandels untersucht. Die Ergebnisse würden die Entscheidungen über die Anpassung der Hochwasserschutzstrategien und über die Investitionen auf der nationalen Ebene erheblich unterstützen.

 

Publikationen

Schröter, K., Kreibich, H., Vogel, K., Riggelsen, C., Scherbaum, F., Merz, B. (2014): How useful are complex flood damage models? - Water Resources Research, 50, 4, p. 3378-3395.

Merz, B., Kreibich, H., Lall, U. (2013): Multi-variate flood damage assessment: a tree-based data-mining approach. - Natural Hazards and Earth System Sciences (NHESS), 13, 1, p. 53-64.

Falter, D., Schröter, K., Nguyen, D., Vorogushyn, S., Kreibich, H., Hundecha, Y., Apel, H., Merz, B. (2015): Spatially coherent flood risk assessment based on long-term continuous simulation with a coupled model chain. - Journal of Hydrology. doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.02.021

Falter, D., Nguyen, D., Vorogushyn, S., Schröter, K., Hundecha, Y., Kreibich, H., Apel, H., Theisselmann, F., Merz, B. (2016): Continuous, large-scale simulation model for flood risk assessments: proof-of-concept.- Journal of Flood Risk Management, 9, 1, p. 3-21.

Falter, D., Vorogushyn, S., Lhomme, J., Apel, H., Gouldby, B., Merz, B. (2013): Hydraulic model evaluation for large-scale flood risk assessments. - Hydrological Processes, 27, 9, p. 1331-1340

Hundecha, Y., Merz, B. (2012): Exploring the relationship between changes in climate and floods using a model-based analysis. - Water Resources Research, 48, W04512.

Nied, M., Hundecha, Y., Merz, B. (2013): Flood-initiating catchment conditions: a spatio-temporal analysis of large-scale soil moisture patterns in the Elbe River basin. - Hydrology and Earth System Sciences, 17, 4, p. 1401-1414.

Ergebnisse

Mit dem entwickelten Regionalen Hochwassermodell Deutschlands konnte die erste räumlich konsistente Simulation von Hochwasserabflüssen, Überflutungsflächen und Schäden auf Skala von großen und meso-skaligen Einzugsgebieten (Elbe, Mulde) durchgeführt werden (Falter et al., 2015, 2016). Für das Mulde Einzugsgebiet basiert sich die Risikoabschätzung auf 10.000 Jahren synthetisch generierter Klimazeitreihen, die für den Antrieb des hydrologischen Modells eingesetzt wurden. Die Überflutungsflächen für mehr als 2000 Ereignisse in diesem Zeitraum wurden auf 100 m räumlicher Auflösung berechnet und bildeten die Grundlage für Schadensmodellierung mit einem multi-paramater Schadensmodell (Merz et al., 2013; Schröter et al., 2014) (Abb.X).

Finanzierung: institutionelle Programm-orientierte Förderung, Helmholtz Gemeinschaft

Kontakt

Sergiy Vorogushyn
Wissenschaftler
Dr. Sergiy Vorogushyn
Hydrologie
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