StucK - Sicherstellung der Entwässerung küstennaher, urbaner Räume unter Berücksichtigung des Klimawandels | Umweltbundesamt

Eine verbesserte, kurzfristige und kleinräumige Niederschlagsvorhersage kombiniert aus Radarmessungen und Modellsimulationen (COSMO-DE-EPS) lässt den Betrieb eines operationellen ⁠Abfluss⁠-Vorhersagemodells für urbane Regionen zu. Dessen Ergebnisse präzisieren den Warndienst Binnenhochwasser Hamburg und vergrößern damit Handlungsspielräume/Reaktionszeiten im Hochwasserfall. Das in StucK entwickelte Verfahren erstellt kombinierte Niederschlagsvorhersagen. Diese basieren für die 1.-2. Vorhersagestunde auf Radardaten. Ab der 5. Vorhersagestunde werden COSMO-DE-EPS-Daten verwendet. Dazwischen (3.-4. Vorhersagestunde) erfolgt eine Überlagerung von Radar- und COSMODE-EPS-Daten. Die so kombinierten Niederschlagsvorhersagen werden als Ensemble mit 20 Läufen erzeugt und verbessern die ⁠Vorhersage⁠ deutlich, insbesondere für Starkregenwarnungen.

Folgende Produkte werden dafür erzeugt:

1. Kontinuierliche Zeitreihen von 20 Ensembleläufen, Vorhersagezeitraum 0-20 Stunden
2. Fortlaufende Vorhersagebilder der Niederschlagsintensität in mm/h, Vorhersagezeitraum 0-20 Stunden
3. Vorhergesagte Niederschlagsmengen von 20 Ensembleläufen als Summen über verschiedene Zeiträume: 0-2, 0-6, 0-12 und 0-24 Stunden.

In einem Arbeitspaket war es das Ziel, den aktuellen Zustand der Ökosysteme der urbanen Fließgewässer und ihrer Überschwemmungsgebiete zu erfassen und mögliche Auswirkungen einer veränderten Gewässerbewirtschaftung auf die Ökosysteme zu quantifizieren. Ökosystemzustände und -Prozesse, die Ökosystemdienstleistungen zugrunde liegen, sollen quantifiziert und für die sozioökonomische Analyse bereitgestellt werden.

In dem Arbeitspaket sollen die Ökosystemdienstleistungen des Wasserrückhaltes im Hochwasserfall, der Kohlenstoff-Festlegung (C-Sequestrierung) sowie der Schadstoffimmobilisierung von kleineren urbanen Fließgewässern, ihrer Auen und Überschwemmungsbereiche im Hamburger Raum unter den gegenwärtigen sowie zukünftig veränderten Rahmenbedingungen der Gewässerbewirtschaftung quantifiziert werden. Hierzu erfolgt zunächst eine Auswertung der bislang vorliegenden Arbeiten zu dieser Thematik sowie der regional und überregional in der Wasserwirtschaft im Einsatz befindlichen Modelle (z.B. INFORM der BFG), die zur Quantifizierung von Ökosystemdienstleistungen genutzt werden (könnten).

Ein Verfahren zur Schadenspotenzialanalyse wurde entwickelt. So wird die Evaluation verschiedener Szenarien im Hinblick auf eine potentielle Schadensvermeidung möglich. Außerdem eignen sich die Ergebnisse zur Kommunikation und Sensibilisierung der Bevölkerung (Bei einem hundertjährlichen Hochwasser (⁠HQ100⁠) in der Modellregion Kollau beträgt das Schadenspotential rund 1,6 Mio. €).

Für das schnell reagierende Gewässersystem der Kollau ist auf Basis der optimierten Niederschlagsvorhersagen ein dafür passendes Managementkonzept, beginnend 24 Stunden vor Eintritt des Hochwassers, entwickelt worden. Die Hochwasserrückhaltebecken werden so gesteuert, dass sie selbst, in Form von Trockenbecken, und die Gewässerauen dadurch ökologisch aufgewertet werden. Durch Hochwasserschutzmaßnahmen werden also ökologisch wertvolle Räume geschaffen. In der Modellregion Dove-Elbe setzt das zukünftige Managementkonzept bereits sechs Tage vor dem Eintritt des Hochwasserereignisses ein, da hier längere Fließzeiten vorliegen und entsprechend früher reagiert werden muss, um benötigtes Retentionsvolumen zu schaffen. Die Steuerung der komplexen Regelungsstruktur wird hierfür mit Hilfe der Modellierung optimiert und mit Tide- und Niederschlagsvorhersagen verbunden.

Die berechneten Schadenspotenziale haben bei einem ⁠HQ100⁠ in der Modellregion Kollau eine Höhe von rund 1,6 Mio. Euro. Ein entwickeltes ⁠Szenario⁠ „zukünftige ⁠Landnutzung⁠ und Klimazuschlag“ zeigt eine Ausdehnung der überfluteten Fläche, sodass hier noch mit einem Anstieg des Schadenspotenzials zu rechnen ist. Mit diesen Zahlen erfahren die Kosten von Schutzmaßnahmen eine neue Inwertsetzung, in die auch die Schaffung ökologisch wertvoller Räume einbezogen werden muss.