Forschergruppe (FOR) 2416: Space-Time Dynamics of Extreme Floods (SPATE), Teilprojekt: Hochwasserprozesstypen - Einflussgrößen und Veränderungen

Description: Ziel des Projektantrages im Rahmen der DFG Forschergruppe ist die prozessbasierte Klassifizierung von Hochwasserereignissen in 1010 deutschen und österreichischen Einzugsgebieten im Zeitraum 1978-2013. Beispiel von Hochwassertypen sind z.B. Hochwasserereignisse aufgrund langanhaltender Niederschläge und hoher Vorbefeuchtung, Hochwasserereignisse aufgrund kurzer Starkniederschläge mit Oberflächenabfluss oder Schneeschmelzereignisse. Die Hochwasserereignisse werden anhand verschiedener Prozessindikatoren, wie z.B. Dauer, räumliche Überdeckung, Form der Abflussganglinie, Gebietszustand vor und während des Ereignisses (abgeleitet aus hydrologischer Modellierung) klassifiziert. Die Klassifikation erfolgt hierarchisch, d.h. für einzelne Ereignisse werden nacheinander die meteorologischen Ursachen, die Abflussbildungsprozesse und Routingprozesse, wie z.B. der Überlagerung von Abflusswellen aus Teileinzugsgebieten untersucht und in Klassen eingeteilt. Die Hochwassertypen ergeben sich dann aus Kombination der einzelnen Klassifikationen von Meteorologie, Abflussprozess und Abflussrouting. Um möglichst viele Ereignisse untersuchen zu können erfolgt eine automatische Klassifikation mittels der Abfrage verschiedener Indikatoren und einer Cluster Analyse. Der Klassifikationsalgorithmus wird anhand ausgewählter Ereignisse validiert und die Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Für jedes Gebiet wird die Auftretenshäufigkeit der einzelnen Hochwassertypen berechnet und deren raum-zeitliche Veränderungen analysiert. Mit Hilfe von Regressionsbäumen und Self-organising maps (SOM) wird der Zusammenhang der räumlichen Veränderungen der Auftrittswahrscheinlichkeiten einzelner Hochwassertypen und Gebietseigenschaften untersucht. Die Analyse der zeitlichen Veränderung der Hochwassertypen zielt auf die Frage, ob bestimmte Hochwassertypen wie z.B. Hochwasser aufgrund lokaler Starkregen in den letzten Jahren vermehrt auftreten. Die Ergebnisse des Projektes helfen die Hochwasserbemessung und das Hochwassermanagement zu verbessern, zeigen sie doch mit welche Arten von Hochwasserereignissen (inkl. Dauer, räumliche Überdeckung, Dynamik der Abflussganglinie, etc. ) in Gebieten zu rechnen ist. Anderseits hilft die Einteilung in Prozessklassen Klarheit in die Variabilität, Ähnlichkeit und Veränderungen von Hochwasserprozessen zu bringen. Eine Klassifikation erlaubt nur solche Ereignisse zu vergleichen, die ähnliche Prozessursachen haben. Die Analyse der raum-zeitlichen Variabilität der Eintrittshäufigkeit von Hochwassertypen erlaubt somit Änderungen in Prozessen besser zu erkennen und zu verstehen, selbst wenn kein klarer Trend in der Größe der Hochwasserabflüsse zu erkennen ist.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Niederschlagshöhe ? Hochwasserprognose ? Hydrodynamik ? Abflussregime ? Hochwasserabfluss ? Meteorologie ? Hochwasser ? Oberflächenabfluss ? Bundesrepublik Deutschland ? Österreich ? Abfluss ? Hydrogeologie ? Karte ? Starkregen ? Risikoanalyse ? Berechnungsverfahren ? Sensitivitätsanalyse ? Siedlungswasserwirtschaft ? Statistische Analyse ? Trendanalyse ? Einzugsgebiet ? Limnologie ? Modellierung ? Hydrochemie ? Hochwasserrisiko ? Extremwetter ? Hochwasserrisikomanagement ? Wasserressourcen ? Wasserwirtschaft ? Hydrologie ? Klassifikation ? Niederschlag ? Eintrittswahrscheinlichkeit ? Hochwasserschaden ?

Region: Sachsen-Anhalt

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Catchment Hydrology (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2017-01-01 - 2025-07-01

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Research group FOR 2416: Space-Time Dynamics of Extreme Floods (SPATE); Sub project: Flood types - controls in a changing world
  Description: The objective of the proposed subproject to DFG Research Unit is to understand the wide variability in flood producing processes and event characteristics by attributing flood events into flood type classes. Flood events in about 1100 catchments in Austria and Germany in the period 1978 to 2013 will be classified according to their generating processes. Examples of floods types are floods due to short, intense rainfall bursts and fast reacting surface runoff, floods due to long rainfall events and wet soils or snowmelt floods. The classification enables to break down the plethora of different flood events in typical representatives by a clear description of similarities and differences in flood producing processes and event characteristics. The classification allows us to compare only those events stemming from similar processes, and gives deeper insight in the spatio-temporal changes of differing flood producing factors. The events will be classified according to a set of flood indicators, representing flood processes, such as the shape of the flood hydrograph, their spatial coverage, time of occurrence, dependence on antecedent soil moisture (derived from hydrological modelling), etc. A hierarchical classification scheme will be applied for the first time, in which meteorological forcings, catchment response and routing effects will be addressed individually. The final flood types will be composed of the tree individual classifications. Using a set of 'if-then' rules or cluster algorithms will be used for automatic classification. The automatic classification will be validated on selected events and the sensitivity of the approach will be analysed. The frequency of flood type occurrence, i.e. how often events are assigned to one flood type, will be calculated for each catchment. We will then address the question how flood type occurrence change in space and time and from small to extreme floods. The spatial variability in flood type frequency will then be analysed with respect to the changes in climate and landscape characteristics. Regression trees or self-organising maps (SOM) will be used to detect multi-variant linkages of flood types and catchment characteristics. Investigating the temporal changes between sub-periods will provide insight into whether a particular flood type, e.g. flash floods, has become more frequent in recent times. The main outcomes of the project are a consistent classification of flood events in Germany and Austria and spatio-temporal analyses of flood type occurrence and changes. The project results are relevant for new design flood approaches and flood risk managers, by showing which type of flood events, including typical event characteristics, such as duration, spatial coverage, flood hydrograph dynamic, can be expected in a given catchment. The classification will also contribute to improve flood regionalization and a better understanding of flood processes at the catchment scale. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1073135

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/324113497 (Webseite)

Status

Aktiv

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