Ein Werkzeugkasten für die Analyse und den Umgang mit extremen hydroklimatischen Ereignissen
Der Umgang mit hydroklimatischen Gefahren wie Überschwemmungen, Starkniederschlägen und Dürren ist von entscheidender Bedeutung, da diese Phänomene tödliche Folgen haben können und wirtschaftliche Nachteile mit sich bringen. Um die Einsatzbereitschaft und Reaktionsfähigkeit im Hinblick auf Gefahren zu verbessern sowie die Planung, Sicherheit und Finanzierung an die sich ständig ändernden Umweltbedingungen anzupassen, müssen eine Reihe von Fragen beantwortet werden. Entwickelt sich der Wasserkreislauf im Zuge der Klima- und Umweltveränderungen auf regionaler Ebene fort? Wie hängen voneinander entfernte Klimaextreme miteinander und mit anderen Faktoren zusammen? Wodurch entstehen überschwemmungsreiche und trockenheitsreiche Perioden? Unterziehen sie sich einem Wandel – und wenn ja, warum? Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt HEGS versuchte, diese Fragen zu beantworten, indem es einen methodischen Ansatz zur Erarbeitung innovativer Instrumente für die Vorhersage und rechtzeitige Reaktion auf Klimaextreme entwickelte.
Aus der Geschichte des Wasserkreislaufs lernen
Die Forschenden führten eine globale Analyse von Hochwasser- und Starkniederschlagsdaten der letzten 100 Jahre durch. Zu den weiteren Fallstudien, die im Rahmen des Projekts durchgeführt wurden, gehören eine Analyse des gemeinsamen Auftretens von heiß-trockenen brandanfälligen Bedingungen in Australien und eine 311 Jahre lange Rekonstruktion von Überschwemmungswahrscheinlichkeiten in Frankreich anhand historischer Hochwassermarken an Gebäuden. „Im Gegensatz dazu beschränken sich die meisten bestehenden Studien auf einen Zeitraum von etwa 60 Jahren, weil die verwendeten statistischen Methoden nicht für die stark abnehmende Datenverfügbarkeit vor den 1950er-Jahren ausgerichtet sind“, erklärt Benjamin Renard, Koordinator des Projekts. Dieses Wissen wurde dazu verwendet, eine 180-Jahres-Rekonstruktion von Hochwasser- und Starkniederschlagswahrscheinlichkeiten auf globaler Ebene zu erstellen. „Die Charakterisierung der Variabilität in der Vergangenheit ist notwendig, um künftige Prognosen auf der Grundlage globaler Klimamodelle bewerten und einzuschränken zu können und um daraus wiederum entsprechende Anpassungsstrategien abzuleiten“, erläutert Renard.
Umwandlung hydroklimatischer statistischer Daten in ein probabilistisches Instrument
HEGS gelang es, einen allgemeinen statistischen Rahmen mit dem Namen STooDs zu entwickeln, um zu beschreiben, wie Umweltdaten in Raum, Zeit oder anderen Dimensionen variieren. Der methodische Rahmen von HEGS birgt ein großes Potenzial für neue Fortschritte in der Hydrologie und darüber hinaus, etwa durch die Analyse weiterer Variablen wie Dürren oder des kombinierten Auftretens von Dürren, Hitzewellen und extremen Winden, die zusammen Waldbrände verursachen können.
Der Umgang mit menschlichen Eingriffen in die Wasserressourcen
Ein spezielles Problem, dem sich das Projektteam gegenüber sah, war die Auswahl der geeigneten Daten für die Studie. „Daten über den Flusslauf lassen sich besonders schwer einordnen, weil viele Flusseinzugsgebiete reguliert sind (beispielsweise durch große Dämme). Daher sollten Daten aus solchen Einzugsgebieten in diesem Projekt nicht verwendet werden, da die natürliche Beziehung zwischen Abfluss und Klima, die wir zu verstehen versuchen, durch die Regulation stark verändert wird“, merkt Renard an. Leider gibt es für den Abfluss noch keinen Datensatz in globalem Maßstab, der sich auf naturnahe Flusseinzugsgebiete beschränkt. „Wir gingen dieses Problem anhand verschiedener Analysen an, die darauf abzielten, Abflussreihen, welche mit regulierten Einzugsgebieten in Verbindung stehen könnten, auszuschließen. Hoffentlich gibt es mehr Initiativen in dieser Richtung“, fügt Renard hinzu. Das Projektteam von HEGS setzte Visualisierungs- und Sonifikationstechniken ein, um die hydroklimatischen Daten aus einem anderen Blickwinkel betrachten und der Öffentlichkeit ein besseres Verständnis der hydroklimatischen Schwankungen sowie Veränderungen vermitteln zu können. Die Ergebnisse sind auf dem Blog des Projekts sowie in Apps wie „Hydrological Soundscapes“ und „Au son des rivières“, z. dt. „Beim Klang der Flüsse“ zu finden.
Schlüsselbegriffe
HEGS, Hochwasser, Dürre, Niederschlag, Vorhersage, hydroklimatische Gefahren, hydrologische Extreme, statistischer Rahmen, Umweltveränderungen
