SPATE - Space-Time Dynamics of Extreme Floods

Die Forschergruppe SPATE wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert (FOR 2416) und an der Ruhr-Universität Bochum koordiniert (Prof. Schumann). Das Ziel von SPATE ist ein besseres Verständnis der relevanten Prozesse und der Ursachen, die zum Auftreten von Extremhochwassern führen. Hierzu wird ein verbindender Ansatz gewählt, indem Prozesse in der Atmosphäre, im Einzugsgebiet und im Flusslauf umfassend berücksichtigt werden. In SPATE werden Hochwasser in vier Clustern analysiert: Ereignisskala, räumliche Variabilität, zeitliche Variabilität sowie Unsicherheiten und Vorhersagbarkeit.

Hierzu arbeiten sieben Institutionen zusammen: Ruhr-Universität Bochum, Technische Universität Wien, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Deutsches GeoForschungsZentrum Potsdam, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Halle (UFZ), Goethe Universität Frankfurt am Main und Universität Stuttgart.

Das GFZ bearbeitet das Teilprojekt 3: Von kleinen zu extremen Hochwassern. Die Laufzeit von SPATE am GFZ ist von 09/2017 bis 08/2020.

Das übergeordnete Ziel ist hierbei ein besseres Verständnis der Ursachen für das Auftreten von Extremhochwassern im Vergleich zu kleinen und mittleren Hochwassern. Es soll untersucht werden, welche Faktoren und deren Interaktionen zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Extremhochwassers führen.

Die Bearbeitung der Forschungsfragen erfolgt in drei Arbeitspaketen:

WP 1 befasst sich mit dem Heavy-Tail-Verhalten von Extremwertverteilungen von Niederschlag und Abfluss. Hierzu werden eine Vielzahl von Einzugsgebiets- und Ereignisindikatoren abgeleitet, um mithilfe einer umfassenden multivariaten Datenanalyse die wichtigsten Faktoren und Prozesse für das Auftreten von Heavy-Tails zu identifizieren.

In WP 2 wird die Überlagerung von Hochwasserwellen beim Zusammenfluss von Flussarmen untersucht. Es wird analysiert unter welchen Bedingungen es bei historischen Ereignissen zu einer Superposition der Hochwasserwelle aus Neben- und Hauptfluss gekommen ist und damit die Abflussmenge erhöht wurde.

Im WP3 werden WP1 und WP2 kombiniert, um nicht-lineares Verhalten im Vergleich zwischen kleinen und extremen Hochwässer abzuleiten. Es wird analysiert, ob das Überschreiten eines Schwellenwertes zu einer relevanten Änderung in den Eigenschaften eines Hochwassers führt. Hierbei werden Einzugsgebietszustand (z.B.: Bodenfeuchte) und atmosphärische Situation (z.B.: Niederschlagsvolumen, Wetterlage) gemeinsam betrachtet.

Projekt Website : SPATE (subprojekt SP3)

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Björn Guse
Wissenschaftler
Dr. Björn Guse
Hydrologie
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