Die Analyse der Hochwasserhäufigkeit ist eine Technik zur Abschätzung des Hochwasserrisikos, die Statistiken wie das “100-jährliche Hochwasser” oder das “500-jährliche Hochwasser” liefert, die für die Planung von Infrastrukturen, die Analyse der Sicherheit von Dämmen und die Erstellung von Hochwasserkarten in hochwassergefährdeten Gebieten von entscheidender Bedeutung sind. Laut einer neuen Studie von Wissenschaftlern des DRI, der University of Wisconsin-Madison und der Colorado State University ist die Methode zur Berechnung dieser Hochwasserhäufigkeiten jedoch überholungsbedürftig.
Es ist bekannt, dass Überschwemmungen, selbst in einem einzelnen Einzugsgebiet, durch eine Vielzahl von Quellen verursacht werden, darunter Niederschläge, Schneeschmelze oder “Regen-auf-Schnee”-Ereignisse, bei denen der Regen auf die vorhandene Schneedecke fällt. Die Häufigkeit von Überschwemmungen wurde jedoch traditionell unter der Annahme geschätzt, dass diese Ursachen für Überschwemmungen unwichtig sind.
In einer neuen Publikation in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters untersuchte ein Team unter der Leitung von Guo Yu, Ph.D., vom DRI die häufigsten Ursachen (Regen, Schneeschmelze und Regen-auf-Schnee-Ereignisse) historischer Überschwemmungen für 308 Wassereinzugsgebiete im Westen der USA und untersuchte die Auswirkungen der verschiedenen Überschwemmungstypen auf die resultierenden Überschwemmungshäufigkeiten.
Die Ergebnisse zeigten, dass die meisten (64 Prozent) Wassereinzugsgebiete während des gesamten Untersuchungszeitraums häufig zwei oder drei Hochwassertypen erlebten und dass regenbedingte Überschwemmungen, einschließlich Schneeregen, über die gesamte Wassereinzugsgebietsgröße hinweg in der Regel wesentlich größer waren als Überschwemmungen durch Schneeschmelze.
Weitere Analysen zeigten, dass herkömmliche Methoden zur Erstellung von Hochwasserhäufigkeitsschätzungen durch die Vernachlässigung der einzigartigen Rolle der einzelnen Hochwassertypen an mehr als der Hälfte der Standorte zu einer Unterschätzung der Hochwasserhäufigkeit führen, insbesondere beim 100-jährigen Hochwasser und darüber hinaus.
“In der Praxis wurde die Rolle der verschiedenen Mechanismen bei der Ableitung der Hochwasserhäufigkeiten oft ignoriert”, sagte Yu, ein Maki-Postdoktorand am DRI. “Dies ist zum Teil auf das mangelnde physikalische Verständnis historischer Hochwasser zurückzuführen. In dieser Studie haben wir gezeigt, dass die Vernachlässigung solcher Informationen zu Unsicherheiten bei den geschätzten Hochwasserhäufigkeiten führen kann, die für die Infrastruktur von entscheidender Bedeutung sind.”
Die Ergebnisse der Studie haben wichtige Auswirkungen auf die Abschätzung von Hochwasserhäufigkeiten in der Zukunft, da der Klimawandel die Bedingungen in den von der Schneeschmelze dominierten Wassereinzugsgebieten in Richtung vermehrter Regenfälle verschiebt.
“Wie sich das 100-jährliche Hochwasser in Zukunft aufgrund des Klimawandels entwickeln wird, ist eine der wichtigsten unbeantworteten Fragen in der Wasserwirtschaft”, so Wright, außerordentlicher Professor für Bau- und Umwelttechnik an der University of Wisconsin-Madison. “Um sie zu beantworten, müssen wir uns auf die grundlegenden wissenschaftlichen Erkenntnisse darüber konzentrieren, wie sich der Wasserkreislauf, einschließlich extremer Regenfälle und Schneedynamik, in einem sich erwärmenden Klima verändert und weiter verändern wird.
Das Studienteam hofft, dass diese Forschung für Ingenieure nützlich ist, die beim Bau von Brücken und anderen Infrastrukturen auf genaue Schätzungen der Hochwasserhäufigkeit angewiesen sind. Obwohl vielen Ingenieuren bewusst ist, dass die herkömmliche Art der Schätzung von Überschwemmungshäufigkeiten problematisch ist, liefert diese Studie neue Erkenntnisse über den Grad der Ungenauigkeit, der sich daraus ergibt.
“Diese Studie zeigt, dass die Berücksichtigung verschiedener physikalischer Prozesse die Bewertung des Hochwasserrisikos verbessern kann”, sagte Frances Davenport, Ph.D., Postdoktorandin an der Colorado State University. “Wichtig ist, dass dieses Ergebnis sowohl auf die Notwendigkeit als auch auf die Möglichkeit hinweist, neue Methoden zur Bewertung der Hochwasserhäufigkeit zu entwickeln, die das Hochwasserrisiko in einem sich erwärmenden Klima genauer widerspiegeln.”
Datum: Juni 14, 2022
Quelle: Wüstenforschungsinstitut
Journal Reference:
- Guo Yu, Daniel B. Wright, Frances V. Davenport. Diverse Physical Processes Drive Upper‐Tail Flood Quantiles in the US Mountain West. Geophysical Research Letters, 2022; 49 (10) DOI: 10.1029/2022GL098855