Trockenheits- und Hochwasserstatistiken in regulierten Einzugsgebieten: eine multivariate Perspektive

Description: Trockenheit und Hochwasser können schwerwiegende Auswirkungen haben, wenn sie in stark besiedelten Gebieten auftreten, eine grosse Region treffen oder wenn ein Trockenheitsereignis mit außergewöhnlichem Niedrigwasser abrupt von einem Hochwasser beendet wird. Geeignete Managementstrategien können helfen die mit Extremereignissen verbundenen negativen Auswirkungen zu minimieren und stützen sich auf zuverlässige Schätzungen der Häufigkeit und Grösse solcher Ereignisse. Ein ungelöstes Schlüsselproblem bei der Abschätzung von Extremereignissen ist die Quantifizierung der Wahrscheinlichkeit von Ereignissen in Regionen wo Abfluss durch Reservoir- oder Seeregulierung beeinflusst ist. Solch direkte menschliche Interventionen könnten nicht nur einzelne Hochwasser- und Trockenheitscharakteristika in individuellen Einzugsgebieten beeinflussen, sondern auch die Interaktion zwischen verschiedenen Charakteristika. Dieses Projekt hat zum Ziel unser Verständnis vom statistischen Verhalten multivariater hydrologischer Extreme in einer sich verändernden Welt zu verbessern, wo Abfluss zunehmend durch Speicherbewirtschaftung beeinflusst ist. Spezifische Ziele sind dabei (1) einen Datensatz von hydrologischen Extremen und menschlichen Einflüssen im Alpenraum zu erstellen, (2) den Einfluss von Speicherbewirtschaftung auf multivariate statistische Hochwasser- und Trockenheitseigenschaften zu quantifizieren, z.B. mehrere und regionale Charakteristika, Ereignistypen, die zeitliche Häufung von Ereignissen, und schnelle Trockenheits-Hochwasser Übergänge, und (3) den Effekt von Regulierungen auf lokale und regionale Gefahrenschätzungen zu bestimmen. Diese Ziele werden von einem Team angegangen, das sich aus der Projektleiterin, einer Doktorandin und einem GIS Spezialisten zusammensetzt. Der Fokus liegt auf den Quellgebieten der vier Hauptflüsse in den Zentralalpen, dem Rhein, der Rhône, der Donau, und dem Po, die essenziell sind für die Wasserversorgung in unterliegenden Gebieten und stark von Regulierung betroffen sind. Der Datensatz von Abflusszeitreihen und Gebietscharakteristika für die Regionen im Forschungsgebiet wird aus vielfältigen Quellen zusammengestellt. Um den Einfluss von Abflussregulierung auf hydrologische Extreme zu untersuchen, werden wir Hochwasser- und Trockenheitscharakteristika von natürlichen und regulierten Gebieten vergleichen. Um lokale und regionale Schätzwerte herzuleiten, werden wir Klassifizierungs- und Simulationsmethoden entwickeln, welche sich auf multivariate Häufigkeitsanalyse abstützen. Dieses Projekt wird neue Erkenntnisse zum Einfluss von Abflussregulierung auf statistische Trockenheits- und Hochwassereigenschaften und deren Zusammenhänge liefern und quantifizieren wie sich die Gefahr von Hochwassern und Trockenheit in regulierten Gebieten von jener in natürlichen Gebieten unterscheidet. Es stellt somit Informationen zur Verfügung, welche beim Fällen von Entscheidungen in einer vom Menschen veränderten Welt äußerst wichtig sind.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Donaugebiet ? Rheingebiet ? Hochwasser ? Hydrogeologie ? Zentralalpen ? Einzugsgebiet ? Hydrochemie ? Limnologie ? Niedrigwasser ? Siedlungswasserwirtschaft ? Wasserversorgung ? Alpen ? Extremwetter ? Hochwassergefahr ? Hydrologie ? Integrated Water Resources Management ? Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ? Urban Water Management ? Water Chemistry ?

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft, Eidgenössisches Institut für Schnee- und Lawinenforschung (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2021-01-01 - 2025-08-22

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Drought and flood statistics in regulated catchments: a multivariate perspective
  Description: The impacts of droughts and floods can be particularly severe if they occur in areas with high human presence, if they affect a large region, or if droughts are abruptly terminated by floods. Suitable management and adaptation strategies can help minimize the negative impacts related to such extreme events and rely on well-founded estimates of their frequency and magnitude.A key unresolved problem in drought and flood estimation is to quantify the probability of extreme events in regions where flow is impacted by human regulation e.g. through reservoir operation or lake regulation. Such direct human intervention may not only affect single drought and flood characteristics in individual catchments but also the interplay between multivariate characteristics. This project aims to enhance our understanding of the statistical behavior of multivariate hydrologic extremes in a global change context where streamflow is increasingly regulated through reservoir operation or water abstraction. More specifically, it aims to (1) create a data set on hydrologic extremes and human flow-influences for the Central European Alps; (2) quantify the impact of reservoir operation and lake regulation on multivariate statistical flood and drought characteristics including multiple and regional characteristics, event types, the temporal clustering behavior of hydrologic extremes, and rapid drought-flood transitions; and (3) determine the effect of flow regulations on local and regional hazard estimates.These aims are addressed by a research team consisting of the PI, a PhD student, and a GIS specialist with support from student assistants. We will focus on the headwater regions of the four major rivers originating in the Central Alps, namely, the Rhine, Rhone, Danube, and Po, which provide essential water resources to dependent downstream regions and represent a highly regulated hydrological system. We will acquire and work with a data set of observed streamflow time series from the countries and regions within the study region. To quantify the impact of flow regulation on hydrologic extremes, we will compare flood and drought characteristics of natural and regulated catchments identified in observed and stochastically simulated streamflow time series. To estimate local and regional hazard estimates for natural and regulated catchments, we will develop classification and simulation approaches and rely on multivariate frequency analysis.This project will provide novel insights about the influence of human flow regulation on statistical drought and flood characteristics and their relationship and quantify to which degree drought and flood hazard in regulated catchments in the European Alps differs from the one in natural catchments. It will therefore provide information critical for decision making in a human-modified world. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138933

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/465747089 (Webseite)

Status

Aktiv

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