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Starkregensimulation Wuppertal - Regen vom 29.05.2018 (Version 2.1 | 10/2022)

Der Datensatz umfasst die Ergebnisdaten der Simulation des extremen Starkregenereignisses vom 29.05.2018 in Wuppertal, im Oktober 2022 ausgeführt durch die Dr. Pecher AG (Erkrath) im Auftrag der Stadt Wuppertal, beauftragt über die Wuppertaler Stadtwerke WSW Energie und Wasser AG. Der Datensatz ist Teil von Version 2.1 der Starkregensimulationen, die die Dr. Pecher AG seit 2018 in unregelmäßigen Abständen für die Stadt Wuppertal berechnet. Die Simulationsansätze werden mit jeder neuen Version verfeinert. Außerdem werden die zum jeweiligen Berechnungszeitpunkt erkannten Fehler, insbesondere im verwendeten Geländemodell, korrigiert. Die Simulation berücksichtigt den Regenwasserabfluss im Kanalnetz und durch Überstau aus dem Kanalnetz austretendes Wasser mit einem vereinfachten Modellansatz, ebenso die verschiedenen Abflussgeschwindigkeiten auf Oberflächen mit unterschiedlicher Rauheit. Ab Version 2.1 wird ein moderater Versickerungsansatz in der Simulation berücksichtigt. Zusätzlich wird die Wupper mit einem unendlichen Fassungsvermögen für das zufließende Regenwasser modelliert. Es kann in den Simulationen damit nicht mehr zu einem Rückstau kommen, bei dem das Regenwasser Flächen in der Talsohle überflutet, weil es von der Wupper nicht mehr abgeleitet werden kann. Wichtiger Hinweis: Die Simulationsergebnisse sind beim aktuellen Stand der Technik keine exakten Vorhersagen des Verlaufs zukünftiger Ereignisse. Sie enthalten noch nicht erkannte Modellfehler und vernachlässigen einige Wirkungszusammenhänge, zu denen keine auskömmlichen Daten vorliegen, z. B. den Wasserrückhalt durch die Überflutung von Kellergeschossen. Die Ergebnisse haben daher eine Tendenz zur lokalen Überzeichnung der Wassertiefen, die sich bei einem realen Regen der angenommenen Stärke einstellen würden. Die Simulationsergebnisse eignen sich aber gut zur Identifikation und Lokalisierung der Gefährdungen durch Starkregen, z. B. mit Hilfe der von der Stadt Wuppertal und den Wuppertaler Stadtwerken publizierten interaktiven Starkregengefahrenkarte. Als Niederschlag wurden in der Simulation die während des extremen Starkregenereignisses vom 29.05.2018 gemessenen Regenmengen verwendet, die ungleichmäßig über das Stadtgebiet verteilt waren, also ein sogenannter Naturregen. Im Zentrum des Unwetters hatte das Regenereignis eine Stärke bis zu Starkregenindex 11 (SRI 11). Als Ergebnisse werden drei TIFF- Dateien mit einer Auflösung von 1 m (quadratische Pixel, deren Kantenlänge 1 m in der Realwelt entspricht) und Georeferenzierung über TIFF World Files unter einer Open-Data-Lizenz (CC BY 4.0) angeboten. Die Pixelwerte in den drei Dateien geben die maximale Wassertiefe, die maximale Fließgeschwindigkeit und die Richtung der maximalen Fließgeschwindigkeit an, die für die jeweilige Rasterzelle im Verlauf der Simulation berechnet werden.

Hochwasserrisikogebiete des Landes Brandenburg

Zum 22. Dezember 2019 wurden die Gefahren- und Risikokarten gemäß Hochwasserrisikomanagementrichtlinie (HWRM-RL) aktualisiert. Die Grundlage hierfür bildete die 2018 aktualisierte Hochwasserrisikobewertung. Der Datensatz enthält die Gebietskulisse (der Gefahrenkarten) für die Hochwasserszenarien Extremereignis (HQextrem) sowie Hochwasser mit mittlerer (HQ100) und hoher Wahrscheinlichkeit (HQ10, HQ20 (nur für Elbe-Hauptschlauch)). Stand der aktualisierten Daten: 30.04.2021 Zum 22. Dezember 2019 wurden die Gefahren- und Risikokarten gemäß Hochwasserrisikomanagementrichtlinie (HWRM-RL) aktualisiert. Die Grundlage hierfür bildete die 2018 aktualisierte Hochwasserrisikobewertung. Der Datensatz enthält die Gebietskulisse (der Gefahrenkarten) für die Hochwasserszenarien Extremereignis (HQextrem) sowie Hochwasser mit mittlerer (HQ100) und hoher Wahrscheinlichkeit (HQ10, HQ20 (nur für Elbe-Hauptschlauch)). Stand der aktualisierten Daten: 30.04.2021

HWRM-Karten 2.Zyklus Hamburg

Fachliche Beschreibung: Die hier beschriebenen Daten bilden die Inhalte der Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten gemäß EG-Hochwasserrisikomanagementrichtlinie (2007/60/EG, HWRM-RL) für den 2. Berichtszyklus (2019-2025). In Hamburg wird unterschieden zwischen Hochwasserrisiken hervorgerufen durch Küstenhochwasser oder Binnenhochwasser. Die Gefahren- und die Risikokarten decken jeweils drei Hochwassersereignisse ab. Für die Binnenhochwasser ist das häufige Ereignis (Kennzeichnung: H für High) ein 10-jährliches, das mittlere Ereignis (Kennzeichnung: M für Middle) ein 100-jährliches und das seltene Ereignis (Kennzeichnung: L für Low) ein 200-jährliches. Für die durch Küstenhochwasser gefährdeten Bereiche ist das häufige Ereignis ein 20-jährliches, das mittlere Ereignis wie beim Binnenhochwasser ein 100-jährliches und das seltene Ereignis ein Extremereignis, bei dem ein seltener, extrem hoher Wasserstand (7,62 mNHN am Pegel St. Pauli) angenommen und zusätzlich die Wirkung der Hochwasserschutzanlagen außer Acht gelassen wird. Die Gefahrenkarten stellen das Ausmaß der Hochwasserereignisse in Form der Ausdehnung und der sich einstellenden Wassertiefen dar. Die Risikokarten zeigen, wie die betroffenen Flächen genutzt werden, die Lage von Industrieanlagen und Schutzgütern sowie die Anzahl der potenziell betroffenen Einwohner. In beiden Karten sind die baulichen Hochwasserschutzanlagen (zum Beispiel Deiche, private Polder und Hochwasserschutzwände) und ihre Wirkung erkennbar. Rechtlicher Hintergrund: Die Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (2007/60/EG vom 23.10.2007) regelt die Erarbeitung und Veröffentlichung von Karten zum Hochwasserrisikomanagement. Die rechtliche Umsetzung dieser EG-Richtlinie in nationales Recht erfolgte mit der Änderung des Wasserhaushaltsgesetzes vom 01.03.2010. In §74 WHG ist die Veröffentlichung der Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten für den 2. Berichtszyklus zum 22.12.2019 festgeschrieben. Die Daten für Hochwasserrisikomanagement (HWRM)-Karten des 2. Berichtszyklus (2022-2027) werden hier als WMS-Darstellungsdienst und als WFS-Downloaddienst bereitgestellt.

Elbe-Hochwasser 1890 - Ausdehnung bei 837 cm Pegel Dresden

1890 - Scheitel: 06./07.09.1890, Durchfluss ca. 4.350 m³/s, Wasserstand von 8,37 m am Pegel Dresden Quelle: Die Darstellungen wurden nach GIS-technischer Auswertung historischer Kartenwerke durch das Institut für ökologische Raumentwicklung i. A. des Umweltamtes im Januar 2003 angefertigt und stehen nur als georeferenzierte Vektordaten zur Verfügung. Die Darstellungen der durch Hochwasser der Elbe überschwemmten Flächen (im heutigen Stadtgebiet) veranschaulichen die Dimension historischer Extremereignisse und ermöglichen vergleichende Betrachtungen mit kürzer zurückliegenden Hochwasserereignissen. Weiterhin wird die Hochwassergefährdung einzelner Stadtgebiete verdeutlicht und das ermöglicht, Maßnahmen der Hochwasservorsorge und -abwehr sowie der gemäß § 99 Absatz 3 Sächsisches Wassergesetz gebotenen Eigenvorsorge vorzubereiten.

Elbe-Hochwasser 1845 - Ausdehnung bei 877 cm Pegel Dresden

1845 - Scheitel: 31.03.1845, Durchfluss ca. 5.700 m³/s, Wasserstand von 8,77 m am Pegel Dresden Quelle: Die Darstellungen wurden nach GIS-technischer Auswertung historischer Kartenwerke durch das Institut für ökologische Raumentwicklung i. A. des Umweltamtes im Januar 2003 angefertigt und stehen nur als georeferenzierte Vektordaten zur Verfügung. Die Darstellungen der durch Hochwasser der Elbe überschwemmten Flächen (im heutigen Stadtgebiet) veranschaulichen die Dimension historischer Extremereignisse und ermöglichen vergleichende Betrachtungen mit kürzer zurückliegenden Hochwasserereignissen. Weiterhin wird die Hochwassergefährdung einzelner Stadtgebiete verdeutlicht und das ermöglicht, Maßnahmen der Hochwasservorsorge und -abwehr sowie der gemäß § 99 Absatz 3 Sächsisches Wassergesetz gebotenen Eigenvorsorge vorzubereiten.

Flächenpotenziale für dezentrale Versickerungsmaßnahmen (Umweltatlas)

Die negativen Auswirkungen klimawandelbedingter Wetterextreme sind besonders in Städten zu spüren. Hohe Flächenversiegelungsgrade und Bebauungsdichten verschärfen das Überflutungsrisiko durch Starkregen und die Bildung sommerlicher Hitzeinseln. Das Projekt AMAREX, kurz für "Anpassung des Managements von Regenwasser an Extremereignisse", untersucht Möglichkeiten zur Anpassung des Regenwassermanagements an die zunehmenden Extrembelastungen Starkregen und Trockenheit als Schlüsselbeitrag zur Klimafolgenanpassung. In diesem Rahmen wurden von den Berliner Wasserbetrieben Flächenpotentialkarten entwickelt, die durch die Verschneidung und Analyse öffentlich zugänglicher Daten, grundstücksscharfe Umsetzungspotentiale im Berliner Raum für unterschiedliche dezentrale Versickerungsmaßnahmen aufzeigt. Die Machbarkeitsanalyse von insgesamt sechs untersuchten Versickerungsmaßnahmen basiert auf geohydrologischen Gegebenheiten, die sich in der Versickerungsfähigkeit, Wasserdurchlässigkeit und dem einzuhaltendem Grundwasserflurabstand widerspiegeln, sowie für alle Versickerungsmaßnahmen allgemein geltende Planungshilfen. Allgemein geltende Planungshilfen: Für eine grobe Ersteinschätzung der Machbarkeit dezentraler Versickerungsmaßnahmen werden verschiedene Karten mit Bedingungen und Richtwerten aus geltenden Regelwerken, Richtlinien und Hinweisblättern in den allgemein geltenden Planungshilfen aufgeführt. Betrachtet wurden Abstandsregelungen zu Gebäudeflächen und Bäumen, bestehender Denkmalschutz, Wasserschutzzonen, Schutzgebiete und die Hangneigung. Diese ist für unterirdische Maßnahmen, wie Rigolen, vernachlässigbar. Eine Besonderheit bildet die vereinfachte Abschätzung des Verschmutzungsgrades oberflächig ablaufendem Niederschlagswassers von Verkehrs- und Gebäudeflächen nach geltendem Regelwerk. Die Betrachtung von Altlasten und unterirdisch liegenden Infrastrukturen wie Leitungsnetzen konnten in der Anlayse nicht aufgenommen werden. Versickerungsfähigkeit: Für eine grobe Ersteinschätzung der Machbarkeit dezentraler Versickerungsmaßnahmen wird die Versickerungsfähigkeit nach geltendem Regelwerk und fachlichen Annahmen bewertet. Die Karte der Versickerungsfähigkeit ist ein Verschnitt aus der Analyse der Wasserdurchlässigkeit des Untergrunds und des Grundwasserflurabstands jeweils für alle untersuchten Versickerungsmaßnahmen. Die Wasserdurchlässigkeit des Untergrunds wird über die Mächtigkeit der wasserdurchlässigen Schicht ab Geländeoberkante angegeben. Für unterschiedliche Versickerungsmaßnahmen sind unterschiedliche Mindestanforderungen an die Mächtigkeit der wasserdurchlässigen Schicht festgelegt. Zusätzlich muss für die Umsetzung von dezentralen Versickerungsmaßnahmen ein 1 Meter Abstand von Maßnahmensohle bis Bemessungsgrundwasserstand eingehalten werden. Für die untersuchten Versickerungsmaßnahmen wurden Regeltiefen festgelegt, um die jeweiligen einzuhaltenden Flurabstände flächendeckend auszuwerten. Daten zum Bemessungsgrundwasserstand sind nur für das Panke- und Urstromtal und der Wasserschutzzone III vorhanden. Für die Hochflächen Berlins wurden andere Grundwasserflurabstandsdaten ausgewertet. Häufig auftretendes Schichtenwasser in den Hochflächen erschwert die Umsetzung von Versickerungsmaßnahmen kann jedoch nicht kartenbasiert dargestellt werden, aufgrund saisonaler und örtlicher Schwankungen. Wasserdurchlässigkeit: Für eine grobe Ersteinschätzung der Machbarkeit dezentraler Versickerungsmaßnahmen wird die Wasserdurchlässigkeit des Untergrunds nach geltendem Regelwerk und fachlichen Annahmen bewertet. Die Wasserdurchlässigkeit des Untergrunds wird über die Mächtigkeit der wasserdurchlässigen Schicht ab Geländeoberkante angegeben. Für unterschiedliche Versickerungsmaßnahmen sind unterschiedliche Mindestanforderungen an die Mächtigkeit der wasserdurchlässigen Schicht festgelegt. Grundwasserflurabstand: Für eine grobe Ersteinschätzung der Machbarkeit dezentraler Versickerungsmaßnahmen wird der Grundwasserflurabstand nach geltendem Regelwerk und fachlichen Annahmen bewertet. Für die Umsetzung von dezentralen Versickerungsmaßnahmen muss ein 1 Meter Abstand von Maßnahmensohle bis Bemessungsgrundwasserstand eingehalten werden. Für die untersuchten Versickerungsmaßnahmen wurden Regeltiefen festgelegt, um die jeweiligen einzuhaltenden Flurabstände flächendeckend auszuwerten. Daten zum Bemessungsgrundwasserstand sind nur für das Panke- und Urstromtal und der Wasserschutzzone III vorhanden. Für die Hochflächen Berlins wurden andere Grundwasserflurabstandsdaten ausgewertet. Häufig auftretendes Schichtenwasser in den Hochflächen erschwert die Umsetzung von Versickerungsmaßnahmen kann jedoch nicht kartenbasiert dargestellt werden, aufgrund saisonaler und örtlicher Schwankungen.

Waldschadflächen

Layer enthält Waldflächen, die in Folge der Extremwetterereignisse und nachfolgender Schädlingsbefall im Zeitraum 01.07.2018 bis 31.03.2025 abgestorben oder bereits geräumt sind. Diese Flächen müssen wieder bewaldet und von Wildverbis geschützt werden. Enthalten sind Schadflächen unabhängig von Baumart und Schadensursache (Borkenkäfer bei Fichte und Lärche, Trockenschäden bei Buche, Eschentriebsterben, Diplodia-Pilzbefall bei Kiefer, Eichen-Frassschäden u.v.a.m) Die Daten sind aus der Auswertung der Satellitenbilder der Senthinel-Mission entstanden.

Gesundheitsrisiken durch Hitze

<p>Sommerlich hohe Lufttemperatur birgt für Mensch und Umwelt ein hohes Schädigungspotenzial. Der Klimawandel führt nachweislich vermehrt zu extremer Hitze am Tag und in der Nacht, wodurch sich die gesundheitlichen Risiken für bestimmte Personengruppen erhöhen können. Für die Gesundheit von besonderer Bedeutung sind Phasen mit mehrtägig anhaltender, extremer Hitze.</p><p>Indikatoren der Lufttemperatur: Heiße Tage und Tropennächte</p><p>Die klimatologischen Kenngrößen „Heiße Tage“ und „Tropennächte“ des Deutschen Wetterdienstes (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=DWD#alphabar">DWD</a>⁠) werden unter anderem zur Beurteilung von gesundheitlichen Belastungen verwendet. So ist ein „Heißer Tag“ definiert als Tag, dessen höchste Temperatur oberhalb von 30 Grad Celsius (°C) liegt, und eine „Tropennacht“ als Nacht, deren niedrigste Temperatur 20 °C nicht unterschreitet.</p><p>Die raumbezogene Darstellung von „Heißen Tagen“ (HT) und „Tropennächten“ (TN) über die Jahre 2000 bis 2024 zeigt, dass diese zum Beispiel während der extremen „Hitzesommer“ in den Jahren 2003, 2015, 2018 und 2022 in Deutschland verstärkt registriert wurden (siehe interaktive Karte „Heiße Tage/Tropennächte“).</p><p>Zu beachten ist, dass ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/h?tag=Heie_Tage#alphabar">Heiße Tage</a>⁠ und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Tropennchte#alphabar">Tropennächte</a>⁠ regional unterschiedlich verteilt und ausgeprägt sein können, wie die Sommer der Jahre 2015, 2018, 2019 und 2022 zeigen. So traten Heiße Tage 2015 erheblich häufiger in Süddeutschland (maximal 40 HT) als in Norddeutschland (2015: maximal 18 HT) auf. Auch Tropennächte belasteten die Menschen im Süden und Westen Deutschlands häufiger: 2015 in Südwestdeutschland (maximal 13 TN). Besonders und wiederkehrend betroffen von extremer Hitze Demgegenüber betraf die extreme Hitze der Sommer 2018 und 2019 sind einige Teilregionen Süd- und Südwestdeutschlands (oberes Rheintal und Rhein-Maingebiet) sowie weite Teile Mittel- und Ostdeutschlands, wie Südbrandenburg und Sachsen (bis zu 45 HT und 13 TN). Während 2022 vor allem die Oberrheinische Tiefebene von Basel bis Frankfurt am Main sowie weitere Ballungsräume in Süddeutschland mit weit mehr als 30 Heißen Tage betroffen waren, lag der Hitzeschwerpunkt des Sommers 2024 mit bis zu 30 Heißen Tagen erneut in Brandenburg und Sachsen, bei nur sehr wenigen Tropennächten.</p><p>Informationen zur interaktiven Karte</p><p>Quellen: ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/h?tag=Heie_Tage#alphabar">Heiße Tage</a>⁠ 2000-2024 – ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=DWD#alphabar">DWD</a>⁠/Climate Data Center, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Tropennchte#alphabar">Tropennächte</a>⁠ 2000-2024 – DWD/Climate Data Center; Daten für 2024 – Persönliche Mitteilung des DWD vom 15.05.2025.</p><p>Bearbeitung: Umweltbundesamt, FG I 1.6/FG I 1.7</p><p>Gesundheitsrisiko Hitze</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ beeinflusst in vielfältiger Weise unsere Umwelt. Klimamodelle prognostizieren, dass der Anstieg der mittleren jährlichen Lufttemperatur zukünftig zu wärmeren bzw. heißeren Sommern mit einer größeren Anzahl an Heißen Tagen und Tropennächten führen wird. Extreme Hitzeereignisse können dann häufiger, in ihrer Intensität stärker und auch länger anhaltend auftreten. Es gibt bereits belastbare Hinweise darauf, dass sich die maximale Lufttemperatur in Deutschland in Richtung extremer Hitze verschieben wird (vgl. Friedrich et al. 2023). Dieser Trend ist in der Abbildung „Anzahl der Tage mit einem Lufttemperatur-Maximum über 30 Grad Celsius“ bereits deutlich erkennbar.</p><p>Die mit der Klimaerwärmung verbundene zunehmende Hitzebelastung ist zudem von erheblicher gesundheitlicher Bedeutung, da sie den Organismus des Menschen in besonderer Weise beansprucht und zu Problemen des Herz-Kreislaufsystems führen kann. Außerdem fördert eine hohe Lufttemperatur zusammen mit intensiver Sonneneinstrahlung die Entstehung von gesundheitsgefährdendem bodennahem Ozon (siehe<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umwelt-gesundheit/gesundheitsrisiken-durch-ozon">„Gesundheitsrisiken durch Ozon“</a>). Anhaltend hohe Lufttemperatur während Hitzeperioden stellt ein zusätzliches Gesundheitsrisiko für die Bevölkerung dar. Bei Hitze kann das körpereigene Kühlsystem überlastet werden. Als Folge von Hitzebelastung können bei empfindlichen Personen Regulationsstörungen und Kreislaufprobleme auftreten. Typische Symptome sind Kopfschmerzen, Erschöpfung und Benommenheit. Ältere Menschen und Personen mit chronischen Vorerkrankungen (wie zum Beispiel Herz-Kreislauf-Erkrankungen) sind von diesen Symptomen besonders betroffen. So werden während extremer Hitze einerseits vermehrt Rettungseinsätze registriert, andererseits verstarben in den beiden Hitzesommern 2018 und 2019 in Deutschland insgesamt etwa 15.600 Menschen zusätzlich an den Folgen der Hitzebelastung (vgl. Winklmayr et al. 2022). Modellrechnungen prognostizieren für Deutschland, dass zukünftig mit einem Anstieg hitzebedingter Mortalität von 1 bis 6 Prozent pro einem Grad Celsius Temperaturanstieg zu rechnen ist, dies entspräche über 5.000 zusätzlichen Sterbefällen pro Jahr durch Hitze bereits bis Mitte dieses Jahrhunderts.</p><p>Der Wärmeinseleffekt: Mehr Tropennächte in Innenstädten</p><p>Eine Studie untersuchte die klimatischen Verhältnisse von vier Messstationen in Berlin für den Zeitraum 2001-2015 anhand der beiden Kenngrößen „Heiße Tage“ und „Tropennächte“. Während an den unterschiedlich gelegenen Stationen die Anzahl Heißer Tage vergleichbar hoch war, traten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Tropennchte#alphabar">Tropennächte</a>⁠ an der innerhalb dichter, innerstädtischer Bebauungsstrukturen gelegenen Station wesentlich häufiger (mehr als 3 mal so oft) auf, als auf Freiflächen (vgl.<a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/4031/publikationen/uba_krug_muecke.pdf">Krug &amp; Mücke 2018</a>). Eine Innenstadt speichert die Wärmestrahlung tagsüber und gibt sie nachts nur reduziert wieder ab. Die innerstädtische Minimaltemperatur kann während der Nacht um bis zu 10 Grad Celsius über der am Stadtrand liegen. Dies ist als städtischer Wärmeinseleffekt bekannt.</p><p>Hitzeperioden</p><p>Von besonderer gesundheitlicher Bedeutung sind zudem Perioden anhaltender Hitzebelastung (umgangssprachlich „Hitzewellen“), in denen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/h?tag=Heie_Tage#alphabar">Heiße Tage</a>⁠ in Kombination mit Tropennächten über einen längeren Zeitraum auftreten können. Sie sind gesundheitlich äußerst problematisch, da Menschen nicht nur tagsüber extremer Hitze ausgesetzt sind, sondern der Körper zusätzlich auch in den Nachtstunden durch eine hohe Innenraumtemperatur eines wärmegespeicherten Gebäudes thermophysiologisch belastet ist und sich wegen der fehlenden Nachtabkühlung nicht ausreichend gut erholen kann. Ein Vergleich von Messstellen des Deutschen Wetterdienstes (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=DWD#alphabar">DWD</a>⁠) in Hamburg, Berlin, Frankfurt/Main und München zeigt, dass beispielsweise während der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/h?tag=Hitzesommer#alphabar">Hitzesommer</a>⁠ 2003 und 2015 in Frankfurt/Main 6 mehrtägige Phasen beobachtet wurden, an denen mindestens 3 aufeinanderfolgende Heiße Tage mit sich unmittelbar anschließenden Tropennächten kombiniert waren&nbsp;(vgl.<a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/4031/publikationen/uba_krug_muecke.pdf">Krug &amp; Mücke 2018</a>). Zu erwarten ist, dass mit einer weiteren Erwärmung des Klimas die Gesundheitsbelastung durch das gemeinsame Auftreten von Heißen Tagen und Tropennächten während länger anhaltender Hitzeperioden – wie sie zum Beispiel in den Sommern der Jahre 2003, 2006, 2015 und vor allem 2018 in Frankfurt am Main beobachtet werden konnten – auch in Zukunft zunehmen wird (siehe Abb. „Heiße Tage und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Tropennchte#alphabar">Tropennächte</a>⁠ 2001 bis 2020“). Davon werden insbesondere die in den Innenstädten (wie in Frankfurt am Main) lebenden Menschen betroffen sein. Eine Fortschreibung der Abbildung über das Jahr 2020 hinaus ist aktuell aus technischen Gründen leider nicht möglich.</p><p><em>Tipps zum Weiterlesen:</em></p><p><em>Winklmayr, C., Muthers, S., Niemann, H., Mücke, H-G, an der Heiden, M (2022): Hitzebedingte Mortalität in Deutschland zwischen 1992 und 2021. Dtsch Arztebl Int 2022; 119: 451-7; DOI: 10.3238/arztebl.m2022.0202</em></p><p><em>Bunz, M. &amp; Mücke, H.-G. (2017): ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ – physische und psychische Folgen. In: Bundesgesundheitsblatt 60, Heft 6, Juni 2017, S. 632-639.</em></p><p><em>Friedrich, K. Deutschländer, T., Kreienkamp, F., Leps, N., Mächel, H. und A. Walter (2023): Klimawandel und Extremwetterereignisse: Temperatur inklusive Hitzewellen. S. 47-56. In: Guy P. Brasseur, Daniela Jacob, Susanne Schuck-Zöller (Hrsg.) (2023): Klimawandel in Deutschland. Entwicklung, Folgen, Risiken und Perspektiven. 2. Auflage, 527 S., über 100 Abb., Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-662-6669-8 (eBook): Open Access.</em></p>

Hydraulische Messungen während des Elbe-Hochwassers im Sommer 2013

Erste Auswertungen der Messkampagnen von Bundes- und Landesbehörden bestätigen bisherige Modellrechnungen und verbessern das Verständnis von Hochwasserabläufen. Im Mai und Juni des Jahres 2013 traten in den deutschen Flussgebieten außerordentliche Hochwasser auf. Die Elbe wies in einigen Abschnitten neue Höchstwasserstände auf. Insbesondere aus der Saale strömten große Wassermassen in den Fluss ein, sodass das Hochwasser unterhalb der Saalemündung deutlich höher auflief als beim Sommerhochwasser 2002; bei Magdeburg-Buckau lag der Scheitel 75 cm über dem bisherigen Höchststand. Um die Elbe zu entlasten, aktivierte man den Elbe-Umflutkanal bei Magdeburg, sperrte Nebenflüsse ab und setzte die Havelniederung kontrolliert unter Wasser. Auch durch einige Deichbrüche wurden teilweise erhebliche Volumina aus der Elbe abgeführt. Das führte zu einem Absunk der Wasserspiegel im Bereich mehrerer Dezimeter. Trotzdem wurde in Magdeburg nach Angaben der Bundesanstalt für Gewässerkunde mit ca. 5.100 m3?s ein Hochwasser mit einem Wiederkehrintervall von 200 bis 500 Jahren erreicht. Mehrere Institutionen der Elbe-Anrainerländer und des Bundes führten Messungen während des Hochwassers durch. Die BAW benötigt insbesondere Messwerte von Oberflächen- und Grundwasser, um mit ihnen Modelle zu überprüfen. Hauptziel einer Messkampagne vom 7. bis 13. Juni 2013 war deshalb, zwischen Riesa bei Elbe (El)-km 106 und dem Wehr Geesthacht (El-km 586 ) nah am Hochwasserscheitel den Wasserspiegel etwa in der Flussachse zu messen. Begleitend wurden Durchflussmessungen durchgeführt, die dazu dienten, sowohl den Abfluss als auch Durchflussanteile und Fließgeschwindigkeiten zu ermitteln. Am 14. Juni 2013 wurden im Bereich der Deichrückverlegung Lenzen (bei El-km 480) zusätzlich Fließgeschwindigkeiten in den Deichschlitzen gemessen. Diese wurden durch punktuelle Grund- und Oberflächenwasser-Messungen ergänzt. Die Auswertung der Messungen wird noch geraume Zeit in Anspruch nehmen. Schon jetzt ist aber klar, dass die Ergebnisse von großem Nutzen sein werden, um die Prozesse in der Natur besser verstehen und beschreiben zu können. Auch tragen sie dazu bei, die Strömungsmodelle der (acronym = 'Bundesanstalt für Wasserbau') BAW zu validieren. Zwei erste Auswertungen machen dies deutlich.

Resiliente Abfluss- und Stauregelung der Wasserstraßen bei extremen Niederschlagsereignissen

Abflussprognosen zur Bewältigung von Extremwetterlagen Um das Transportaufkommen in Deutschland auch unter schwierigen Bedingungen zu bewältigen und dies aufrecht zu erhalten bzw. zu steigern, sind verkehrsträgerübergreifende Lösungsansätze notwendig. Ziel dieses Projekt ist es, die Resilienz und die Verfügbarkeit des Verkehrsträgers Wasserstraße bei extremen Wetterereignissen zu erhöhen. Aufgabenstellung und Ziel Etwa 3.000 km der Bundeswasserstraßen sind mit Staustufen ausgebaut, die meist aus einem beweglichen Wehr, einer Schleuse und einem Laufwasserkraftwerk bestehen. Durch das Ändern des Abflusses über das Kraftwerk und über das Wehr hält ein lokaler Regler den gewünschten Oberwasserstand innerhalb der vorgegebenen Stauzieltoleranz. Die Abfluss- und Stauregelung soll dabei mehrere, mitunter gegensätzliche Ziele erfüllen: Einhaltung des Stauziels innerhalb der festgelegten Toleranz, Verminderung von Abflussschwankungen, optimale Nutzung der Wasserkraft und Minimierung des Verschleißes der Wehrverschlüsse. Im Zuge des Klimawandels ist mit einer Zunahme extremer Wetterereignisse zu rechnen. Die Abfluss- und Stauregelung steht gerade in Niedrigwasserperioden vor wachsenden Herausforderungen. Schwankungen des Abflusses sind in diesen Phasen schwierig auszugleichen und Über- bzw. Unterschreitungen der Stauzieltoleranz sind nicht auszuschließen. Dadurch entsteht eine Gefahr für die Schifffahrt. Ziel des vorgestellten Vorhabens ist es, anhand einer fundierten Datenanalyse und der Methode des maschinellen Lernens Zusammenhänge zwischen Niederschlagsereignissen und Abflussschwankungen vertieft zu untersuchen. Zusätzlich sollen Abflussprognosen erstellt werden, welche die Abfluss- und Stauregelung unterstützen. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Die Verwendung maschinellen Lernens für Abflussvorhersagen auf der Basis von Niederschlags- und Zuflussdaten stellt ein vielversprechendes Werkzeug für die WSV dar. Prognosen schaffen einen vorausschauenden Handlungsspielraum für die Abfluss- und Stauregelung, sodass starke Wasserstandsund Abflussschwankungen minimiert und damit die Sicherheit und Leichtigkeit der Schifffahrt erhöht werden. Die Resilienz der Wasserstraße wird dadurch auch unter den zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels gesteigert. Untersuchungsmethoden Das Verfahren wird exemplarisch an einer Stauhaltung der Mosel getestet. Die Niederschlagsdaten des Einzugsgebiets der Stauhaltung werden vom Deutschen Wetterdienst im Rahmen der Zusammenarbeit im BMDV-Expertennetzwerk bereitgestellt. Die Pegeldaten der oberliegenden Stauhaltung sowie die der untersuchten Stauhaltung selbst werden von der WSV zur Verfügung gestellt. In einem ersten Schritt werden die Pegeldaten untersucht. Anhand einer Kreuzkorrelation können Abhängigkeiten zwischen dem oberliegenden Pegel und dem Pegel in der untersuchten Stauhaltung aufgezeigt werden. In einem weiteren Schritt werden ebenfalls die Niederschlags- und Wehrdaten betrachtet und deren Zusammenhang mit den Pegeldaten untersucht. Zusätzlich wird eine Methode erarbeitet, um Wasserstandsschwankungen so zu filtern, dass die Werte möglichst unbeeinflusst von Schleusungen und Schifffahrt sind. Im Anschluss an die Aufbereitung der Daten wird nach einer geeigneten Methode des Maschinellen Lernens (ML) gesucht. Dabei werden unterschiedliche ML-Modelle in Python implementiert und trainiert. Der vielversprechendste Modelltyp soll weiter genutzt und mit unterschiedlichen Parametrierungen getestet werden. Hierbei wird immer auf einen Prognosezeitraum von drei Stunden hingearbeitet. Für die Abfluss- und Stauregelung ist eine dreistündige Prognose wünschenswert, um Schwankungen des Abflusses effektiv zu bewältigen.

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