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08. Oktober 2016 00:00 Uhr

Wetterkatastrophen

Wie Experten Überschwemmungsgefahr berechnen

Starkregen hat in diesem Jahr in Deutschland schwere Schäden verursacht und mehrere Menschen getötet. Er lässt sich schwer vorhersagen – aber wie und wo er sich auswirkt, kann berechnet werden.

  1. Bei Starkregen kann die Dorfstraße zum reißenden Fluss werden Foto: Walter Geiring

  2. und die Treppe zum gefährlichen Wasserfall. Foto: Jürgen Jung

  3. Markus Weiler Foto: Privat

Das Jahr 2016 war das Jahr der Sturzfluten. Am 29. Mai wurde Braunsbach im Kochertal unter Wasser gesetzt, nur zwei Tage später erwischte es Simbach in Ostbayern, wo sogar mehrere Menschen ums Leben kamen. In beiden Fällen war Starkregen die Ursache für die Überschwemmungen. Auch andere Orte wie Waldkirch bekamen die Folgen heftiger Niederschläge mit: Plötzlich schießt vom Berghang Wasser ins Tal und reißt Steine, Baumstämme, Autos mit sich.

Lokale Vorhersagen sind schwierig

Anders als beim Hochwasser der Flüsse handelt es sich dabei um sehr kleinräumige, gleichwohl zum Teil sehr gewalttätige Überflutungen – für die es keine präzise Vorwarnung gibt. Der Deutsche Wetterdienst kündigt zwar Starkregen – pro Stunde mehr als 25 Liter pro Quadratmeter Niederschlag – an. Aber wo und wann genau dieses Ereignis eintreten wird, das lässt sich nicht vorhersagen. Kleine Änderungen können große Wirkungen haben.

Wären die regenschweren Wolken, aus denen neun Zentimeter Wasser binnen einer Stunde fielen, beispielsweise über das kleine Tal hinter Braunsbach hinweggezogen – es wäre wohl alles ganz anders gekommen. "Lokale Vorhersagen sind brutal schwer – wenn überhaupt, dann geht das nur mit Verwendung von Regenradar", sagt die Hydrologin Ute Badde von der Zentrale des Deutschen Wetterdienstes für Baden-Württemberg in Karlsruhe.

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Wo nicht rechtzeitig gewarnt werden kann, dort kümmern sich Wissenschaft und Behörden eher darum, die allgemeine Gefährdung einzuschätzen: Was kann Starkregen in einem Gebiet anrichten? Das ist zunächst eine theoretische Frage. Denn anders als beim Hochwasser der Flüsse reichen die verlässlichen Datenreihen der Wetteraufzeichnungen und damit auch die der seltenen Extremniederschläge meist nur 20 bis 30 Jahre zurück. "Wir sind blind, was Starkregen in der Vergangenheit angeht", sagt deshalb der Freiburger Hydrologe Markus Weiler.

Extreme Ereignisse wie in Braunsbach kann es überall geben

Katastrophenschützer interessieren sich vor allem für extreme Ereignisse wie das in Braunsbach – nach menschlichem Wissen das bisher einzige derartige Unwetter dort. Weiler sagt ganz klar: Das kann überall in Baden-Württemberg passieren. Es gibt kein Naturgesetz, das dafür sorgt, dass eine Region aufgrund ihrer Lage, ihrer Oberfläche, ihrer landschaftlichen Gliederung von dem – durch den Klimawandel offenbar häufiger gewordenen – Phänomens Starkregen verschont bleibt.

Deshalb gilt es, überall schon allein die potenzielle Gefahr einzukalkulieren, dass auf der Straße oder im Garten das Wasser ein paar Zentimeter hoch steht – etwa wenn ein Haus gebaut wird, eine Straße, eine Produktionshalle, erst recht ein Kindergarten oder eine Schule. Es ist oft nur ein Um- und Nachdenken ohne große Kosten: Kelleröffnungen etwa sollten eben nicht ebenerdig enden, sondern eine leicht erhöhte Oberkante haben. Und warum muss die Heizung oder der Stromverteiler im Untergeschoss platziert werden, wo sie erstes Opfer von Überflutungen werden können?

Die Hochwassergefahrenkarten für die Flüsse und größeren Bäche zeigen die Überflutungszonen bei Wasserständen eines 10-, 50-, und 100-jährigen Hochwasser – und zudem noch den Extremfall (gemeinhin einem 1000-jährigen Hochwasser gleichgesetzt): Darauf müssen sich die Stadtplaner einstellen – die Gebäudeversicherer tun es längst. Wo alle 100 Jahre mit einer Überflutung zu rechnen ist, darf nicht mehr gebaut werden.

Wie wasserdurchlässig ist das Erdreich?

Solche Regelwerke, aufgebaut nach der Wahrscheinlichkeit des Hochwassers, gibt es für Starkregen noch nicht. Sind diese lokal seltenen, unkalkulierbaren Ereignisse überhaupt wegen ihrer chaotisch wirkenden, von vielen Zufallsfaktoren abhängigen Abläufe wissenschaftlich erfassbar? Doch, ja, sagt Weiler. Und zwar durch Analyse der Bodenverhältnisse, der genauen Topographie und der Eigendynamik von Wasser unter diesen Rahmenbedingungen. Genau das ist Thema des Leitfadens, den die Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz (LUBW) den Kommunen zugeschickt hat. An Weilers Lehrstuhl für Hydrologie ist das ihm zugrundeliegende Modell mit entwickelt worden, anhand dessen sich die Auswirkungen solch kleinräumiger Wetterereignisse bestimmen lassen.

Basis dieser Berechnungen ist die Frage, wie viel Regenwasser der Boden aufnehmen kann. Im Geologischen Landesamt in Freiburg sind bislang bundesweit einzigartige Karten des Landes zur Bodenbeschaffenheit angefertigt worden, die Aussagen für jeweils zehn Quadratmeter Fläche machen. Entsprechend genau weiß man, wo wasserundurchlässiger Lehm anzutreffen ist, wo aufnahmefähigerer Löss. Zu den geologischen Informationen kommen Aussagen zur Landnutzung hinzu, also ob es sich um zugebauten Boden handelt, dort Bäume stehen oder Mais angepflanzt wird. Sogar die Durchwurzelung des Bodens ist über diese Karten bekannt. Insgesamt lässt sich damit bestimmen, wie viel Wasser versickern kann.

Entscheidend dafür ist aber auch, ob das Erdreich feucht oder trocken ist. Sogar die Veränderung der Aufnahmefähigkeit, wenn das Erdreich durch direktes Aufschlagen von Wassertropfen verschlämmt und sich dadurch die kleinen Poren im Boden schließen, wird im Rechenmodell berücksichtigt, sagt Weiler. Selbstverständlich ist in bebauten Gebieten die Leistungsfähigkeit der Kanalisation wichtig: Wie viel Wasser kann sie abtransportieren, wann schlägt sie voll – und was geschieht dann oben auf der oft stark versiegelten Fläche.

Unterm Strich lässt sich anhand all dieser verschiedenen Faktoren sagen, wie viel Wasser bei einem Starkregen der Boden aufnehmen kann – und wie viele Liter je nach angenommener Regenmenge auf der Oberfläche stehen bleiben. Oder eben abzufließen beginnen. Dass die Modellrechnungen die Wirklichkeit gut wiedergeben, haben Weiler und sein Team anhand der Überflutungen in Bonndorf überprüft – dort waren, fernab offener Bachläufe, im Jahr 2015 nach heftigem Niederschlag viele Keller vollgelaufen.

Wohin fließt das Wasser?

Um zu erkennen, warum es die einzelnen Grundstücke und Häuser getroffen hat, wurde das digitale Geländemodell zugrunde gelegt, über das Baden-Württemberg seit 2013 verfügt: Mit einem Laserscan ist das ganze Land beflogen worden, und am Ende war eine Karte entstanden, die je Quadratmeter 14 bis 16 Referenzpunkte besitzt – und damit recht genau erfasst, wie die Oberfläche dieses Quadratmeters verläuft, ob und wie sie geneigt ist, wo es Furchen oder Mulden gibt. Anhand des hydraulischen Geländemodells lässt sich daher genau sagen, wohin Wasser fließt, wo Hindernisse den Abfluss bremsen oder ihn ablenken, wo das Wasser besondere Dynamik entwickelt und wo Überflutungen wegen Engstellen drohen. Weil das Verfahren aufwendig und teuer ist, lohnt es sich nur dort, wo es um Menschenleben und um hohe Sachwerte geht, also vor allem in den Ortschaften. Die Rathäuser dafür zu gewinnen, eine solche Gefährdungskarte für ihre Kommune in Auftrag zu geben, dafür wirbt der LUBW-Leitfaden.

Aber selbst eine solche Karte kann nicht absolut vor den Folgen des Starkregens schützen. Das scheitert schon daran, dass man im Voraus nie wissen kann, woher jeweils das Wasser kommt – anders als beim Flusshochwasser. Man kann auch nicht vorhersagen, wie viel Geröll und Holz der Sturzbach mit sich führt, wo er damit Durchlässe und Abflüsse versperrt. In Braunsbach lagen am Ende Riesensteine auf der Straße, antransportiert von einem Bach, der sonst brav in Kanalrohren fließt.

Doch man kann zumindest die schlimmsten Auswirkungen verhindern – indem man beispielsweise keinen Kindergarten in eine Senke baut. Oder indem man Flutgräben freihält, so dass das Wasser durchschießen kann. Oft, so sagt Weiler, gehen Gefahren von kleinen Hindernissen aus, die man sogar nur an Ort und Stelle erkennt – ein schmales Gartenmäuerchen etwa, das aber ausreicht, um Wasser aufzustauen oder in eine gefährliche Richtung abzulenken. Auch für den Katastrophenschutz bieten die Gefahrenkarten wichtige Informationen: Wo sind Tiefpunkte im Straßenverlauf oder Unterführung, die gesperrt werden müssen, ehe jemand in den sich dort ansammelnden Fluten ertrinkt?

Gleichzeitig bemühen sich die Meteorologen, ihr Vorhersagen zu präzisieren. Der Deutsche Wetterdienst spricht inzwischen Warnungen für Gemeindegebiete aus, nicht mehr für ganze Landkreise aus. Doch das geht meist nur sehr kurzfristig: Wenn die Warnung eintrifft, strömt schon das erste Wasser die Hänge herunter. Für den seltenen Fall eines Starkregens hilft deshalb am ehesten langfristige Voraussicht. Hätte man in Braunsbach etwa mehr auf alte Bachläufe geachtet, wäre vielleicht mancher Schaden vermieden worden. Aber ungeschoren kommt bei einem derart extremen Wetterereignis wohl kein Ort davon.
Leitfaden zum Umgang mit Starkregen

Die Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW) hat im August ihren Leitfaden "Kommunales Starkregenrisikomanagement" vorgelegt. Ziel ist es, in den Rathäusern des Landes und bei den Bürgern das Risikobewusstsein zu heben – damit verstärkt in Vorsorge investiert wird: "Ein absoluter Schutz gegen die negativen Auswirkungen von Überflutungen durch Starkregen ist nicht möglich. Aber das Schadenspotenzial und das Gefährdungsrisiko können verringert werden."

Autor: Sven Titz und Wulf Rüskamp