Klimaänderung - eine Ursache für Hochwasser?

Von Nelly Sepp

Es ist hinreichend bekannt, daß die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre zunimmt. Das mengenmäßig bedeutsamste dieser Gase ist das CO2, dessen Konzentration in den letzten 20 Jahren von 325 auf 355 ppm angestiegen ist. Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre und die Temperatur an der Erdoberfläche hängen ursächlich zusammen, es ergibt sich eine starke Korrelation dieser beiden Faktoren aus der Analyse von fossilen Luftbläschen aus dem Eis der Antarktis (LANGE & OTTERPOHL, 1997). In den letzten Jahren wurde eine Temperaturerhöhung um 0,3 bis 0,6 Grad festgestellt.

Beim heutigen Stand der Erkenntnisse über zukünftige Klimaänderungen müssen die Auswirkungen auf den Wasserkreislauf vorläufig immer noch auf der Basis sogenannter möglicher Szenarien abgeschätzt werden (LANG et al., 1996). Der neueste Bericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, Second Assessment Report 1995/96) formuliert folgende Ergebnisse (LANG et al., 1996):

Global wird für die nächsten 50 bis 100 Jahre eine Erwärmung von 1,5 bis 4,5 °C errechnet. Parallel dazu verläuft ein Anstieg des mittleren globalen Niederschlags um 3 - 15%. Die Zunahme des Niederschlags wird in erster Linie in den höheren Breiten und im Winterhalbjahr erwartet. (Die veränderten Temperaturverhältnisse werden sich also mit Sicherheit auf das Niederschlagsgeschehen auswirken. Für unsere Breiten wird mit einer Häufung von sehr milden, regenreichen Wintern gerechnet, die Sommer werden voraussichtlich trockener werden. Generell wird von einer Verschärfung der Extreme ausgegangen. Die Häufigkeit extremer Witterungslagen wird wahrscheinlich zunehmen, Starkniederschläge und Trockenperioden häufiger auftreten (BECKER & LAHMER, 1996).)

Für humide gemäßigte Regionen kann mit einer Zunahme der Verdunstung von 40% bei einer Temperaturzunahme von 1 °C gerechnet werden. Die Evapotranspiration - also die Verdunstung von der Erdoberfläche und den Pflanzen - hängt ab von

All diese Faktoren können sich klimabedingt ändern und stehen in Wechselwirkung miteinander. Höhere Temperaturen vermindern den Schneeanteil am Niederschlag. Die klimatische Schneegrenze kann ansteigen, Schneedauer und Schmelzwasserabfluß werden reduziert. Der Winterabfluß wäre entsprechend höher, der Frühjahrs- und Sommerabfluß geringer.

Unter dem Modellszenario einer Verdopplung des CO2-Gehalts in der Atmosphäre ergibt sich für alle großen Flüsse der höheren nördlichen Breiten eine Abflußzunahme von 25%. Für die niederen Breiten (z.B. Niger, Indus oder Nil) ergeben sich signifikante Abnahmen.

Die Fragen nach möglichen zukünftigen Veränderungen im Hochwasserbereich sind besonders schwer zu beantworten, weil die dafür nötigen zeitlich hoch auflösenden Wetterszenarien in brauchbarer Form noch nicht zur Verfügung stehen. Ein Hinweis könnte sein: Es ist mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eine Zunahme der Niederschlagsintensitäten bei einem Rückgang der Zahl der Niederschlagstage zu erwarten.

Hochwasser entstehen im wesentlichen bei starken oder langandauernden Regen sowie bei Schneeschmelze in Verbindung mit Regen. Verschiedene "Speicher" für den Niederschlag (wie Vegetation, Boden, Schneedecke, Morphologie und Gewässerbett) bremsen und verzögern das Abfließen des Wassers in unterschiedlichem Ausmaß. Bei ungünstigen Konstellationen der genannten Faktoren können große Hochwasser entstehen (KLEEBERG, 1996), Niederschlag ist dabei immer der Auslöser des Hochwassers.

Generell gilt: Urbanisierung, Versiegelung, Bachbegradigung und Waldvernichtung haben gegenüber dem Klimaeffekt immer noch einen untergeordneten Einfluß auf das Abflußgeschehen. Niederschläge sind nach wie vor die primäre Ursache für die Hochwasserentstehung. Eine Veränderung des Klimas - und damit der Niederschläge - wird sich also direkt und indirekt auf die Abflüsse in den Fließgewässern auswirken. Mögliche Auswirkungen und deren Ausmaß werden in der hydrologischen und klimatologischen Forschung kontrovers diskutiert.

Natürlich muß unterschieden werden zwischen bereits nachweisbaren Veränderungen des Systems und Aussagen zu möglichen zukünftigen Phänomenen und Szenarien. Ersteres ist auf Grund der relativ kurzen Datenreihen ein statistisches Problem. (KLEEBERG (1996): "Die Inhomogenitäten der natürlichen Hochwasserreihen sind sehr stark. Daraus auf langfristige Trends zu schließen, die durch eine globale Erwärmung verursacht sind, wäre heute noch vermessen [...].") Signifikante Aussagen sind bisher kaum möglich. Die Aussagen reichen von: "Der Einfluß einer Klimaänderung ist im Abfluß zur Zeit noch nicht meßbar" (KLEEBERG, 1996) bis hin zu "Bei den Mittelgebirgsflüssen ist das Hochwasserrisiko bereits drastisch angestiegen" (CASPARY, 1996)

Bei der Formulierung von Prognosen stellt sich das Problem der vielfältigen Wechselwirkungen im klimatischen und hydrologischen System. Weitere Einflüsse des Menschen auf das Ausmaß von Hochwassern sind der Bau von Talsperren, Poldern und Rückhaltebecken (-> Verminderung) und Landnutzungsintensivierungen, Versiegelung und Wegnahme von Überflutungsflächen (-> Erhöhung der Scheitelabflüsse). Bei solch einer vielfältigen Beeinflussung der Zeitreihen der Hochwasserabflüsse den Einfluß des Klimas zu isolieren, ist ein schwieriges Unterfangen.

Hochwasser sind darüberhinaus natürlich nicht direkt vom Klima, sondern von einem bestimmten Wettergeschehen abhängig. Daher müssen Charakteristika von großräumigen Wettersituationen identifiziert werden, um Aussagen bezüglich Klima und Hochwasser treffen zu können. Die Beschreibung von Großwetterlagen ist eine Möglichkeit hierzu.

Die Winterhochwasser in Süddeutschland 1990, 1993 und 1995 wurden durch sehr ergiebige Niederschläge von "zyklonalen Westwetterlagen" mit raschem Durchzug einzelner Tiefausläufer und ihren Frontausläufern mit breiten, ergiebigen Niederschlagsfeldern verursacht (CASPARY, 1996). Seit Mitte der 70er Jahre ergibt sich ein positiver Trend für das Auftreten dieser Wetterlagen im Winter, die Niederschlagswahrscheinlichkeiten beim Auftreten dieser Wetterlagen liegen bei ca. 85% (BRONSTERT, 1996). Daraus ergibt sich ein regionales Problem der "Instationarität" der Hochwasserabflüsse - also einem "Bruch" in den Zeitreihen (vorerst nachgewiesen für Einzugsgebiete im Nordschwarzwald und den Oberlauf der Donau) (CASPARY, 1996).

Von den hochwasserbildenden Faktoren sind bei der Diskussion von möglichen Klimaänderungen, wie ausgeführt, die meteorologischen Bedingungen von primärer Bedeutung. Auch Vegetations- und Bodenzustand können durch Klimaänderungen beeinträchtigt werden und damit auf die Hochwasserentstehung rückwirken (BRONSTERT, 1996). Durch Trockenheit im Sommer beispielsweise (z.B. in Brandenburg) kann es zu Waldschäden kommen, die dann im Winter zur Hochwasserentstehung beitragen können.

Die Verallgemeinerung von Auswirkungen klimatischer Entwicklungen auf die Entstehung von Hochwasser ist generell schwierig, da der Zusammenhang von Niederschlag und Hochwasser von der Größe des Einzugsgebiets abhängt. Bei kleinen Gebieten sind meist kurze und hochintensive Niederschläge hochwasserbestimmend, für Hochwasser in größeren Gebieten sind fast immer Dauerregen von mehreren Tagen oder Wochen in Verbindung mit hohen Vorbodenfeuchten verantwortlich (BRONSTERT, 1996).

Fest steht: Es ist ein deutlicher menschlicher Einfluß auf das Weltklima zu erkennen. Eindeutige quantitative Trends für die zukünftige Klimaentwicklung können jedoch zur Zeit aufgrund der hohen regionalen und saisonalen Unterschiede noch nicht gegeben werden. Darüberhinaus ist klar: Schwankungen und Änderungen im globalen Klimasystem wirken sich unmittelbar auf den hydrologischen Kreislauf aus, der selbst wieder ein Teil dieses Systems ist. Es gibt Hinweise dafür, daß eine kommende Klimaänderung möglicherweise zu einer Verschärfung der Hochwassersituation führen könnte. Zum großen Teil müssen diese Hinweise jedoch noch auf Spekulationen beruhen.

Literatur zum Thema "Klima und Hochwasser":


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