08. April 2024 Ι Das katastrophale Hochwasser in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz vor drei Jahren verdeutlichte die verheerenden Folgen von Flussüberschwemmungen. Um künftige Schäden zu minimieren und Hochwasserrisiken besser zu bewerten, ist ein tieferes Verständnis der beteiligten Variablen von entscheidender Bedeutung. Forscher des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) haben mittels Erklärbarer Künstlicher Intelligenz herausgefunden, dass die Schwere von Überschwemmungen zunimmt, wenn mehrere Faktoren zusammenwirken.
Ihre Erkenntnisse wurden im Fachjournal Science Advances veröffentlicht.
Vielfältige Einflüsse auf Überschwemmungen
Lufttemperaturen, Bodenfeuchte, Höhe der Schneedecke und tägliche Niederschlagsmenge vor einem Hochwasser sind wichtige Variablen bei dessen Entstehung. Forscher des UFZ untersuchten über 3.500 Flusseinzugsgebiete weltweit und analysierten Hochwasserereignisse von 1981 bis 2020. Ergebnis: Nur ein Viertel der 125.000 Hochwasserereignisse wurde ausschließlich durch Niederschlag verursacht. Bodenfeuchte war in über 10%, Schneeschmelze und Lufttemperatur jeweils in etwa 3% der Fälle entscheidend. Mehr als die Hälfte der Überschwemmungen (51,6%) wurden von mindestens zwei Faktoren verursacht, wobei die Kombination von Niederschlag und Bodenfeuchte am häufigsten (23%) auftrat.
Die UFZ-Forschenden entdeckten während der Datenanalyse auch, dass drei oder sogar alle vier Variablen gemeinsam für Hochwasserereignisse verantwortlich sein können. Zum Beispiel waren Temperatur, Bodenfeuchte und Schneedecke für etwa 5.000 Überschwemmungen ausschlaggebend, während alle vier Faktoren bei etwa 1.000 Ereignissen eine Rolle spielten. Zudem stellten sie fest, dass Hochwasserereignisse immer extremer ausfallen, je mehr Variablen beteiligt sind. Prof. Jakob Zscheischler, Leiter des UFZ-Departments “Compound Environmental Risks” und Letztautor des Artikels, betont, dass der Anteil mehrerer Variablen an einem Hochwasser mit der Zeit zunimmt: von 51,6% bei einem 1-jährlichen Hochwasser auf 70,1% bei einem 5-Jahres-Hochwasser und 71,3% bei einem 10-Jahres-Hochwasser. Dies deutet darauf hin, dass eine zunehmende Anzahl von Faktoren die Entstehung extremer Hochwasserereignisse beeinflusst, was von den Autoren als Hochwasserkomplexität bezeichnet wird.
“Dabei sagen wir zuerst aus den zehn Treibern – Lufttemperatur, Bodenfeuchte und Schneedecke sowie dem wöchentlichen Niederschlag, der für jeden Tag als einzelner Treiber genutzt wird -, die Abflussmenge und damit die Größe des Hochwassers vorher”, erläutert Jakob Zscheischler.
“Unsere Studie trägt dazu bei, insbesondere extreme Hochwasser besser einschätzen zu können”, erklärt Klimaforscher Jakob Zscheischler.
