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Verbesserte Stöchiometrie von Nährstoffen für ein nachhaltiges Ressourcenmanagement von Böden

Vorhaben: 'Einfluss von Trockenperioden und Dürren auf die Bodenbiodiversität befahrener Waldböden (insb. Rückegasse) und ihre Regenerationsfähigkeit'

Starkregen- und Überflutungsgefahren 2025

Extreme Starkniederschläge können überall auftreten und jeden treffen, wobei die präzise örtliche und zeitliche Vorhersage des exakten Auftretens solcher Ereignisse bisher noch sehr unsicher ist. In der Vergangenheit wurden in Berlin immer wieder Starkregenereignisse beobachtet (April 1902, August 1959, Juli 2016, Juni 2017, Juli 2017, Juli 2018, August 2019 etc.). Obwohl die Fließgeschwindigkeit und Zerstörungskraft des Wassers im Vergleich zu bergigen Regionen geringer sind, entstehen dennoch beträchtliche Schäden. Rund 34 % der Berliner Stadtfläche sind versiegelt, wodurch die natürliche Versickerung von Regenwasser stark eingeschränkt wird. Berlin wächst weiter. Das bestehende Kanalnetz ist nicht für Starkregenereignisse ausgelegt und kann nur mit sehr hohem Aufwand erweitert werden, was zu Überlastungen führt. Gleichzeitig nimmt durch den Klimawandel die Wahrscheinlichkeit von Starkregen weiter zu. Straßen können sich auch in Berlin in Fließwege verwandeln, kleine Gewässer anschwellen, und Schäden auch Abseits von Gewässern an Gebäuden, Fahrzeugen und der städtischen Infrastruktur entstehen. Angesichts der hohen Sachwerte Berlins – darunter Gebäude, kulturelle Einrichtungen und kritische Infrastrukturen – ist das Schadenspotenzial besonders groß. Ein absoluter Schutz vor den negativen Auswirkungen von Überflutungen durch Starkregen ist nicht möglich. Die Schäden können jedoch durch ein effektives Starkregenrisikomanagement bzw. Starkregenvorsorge deutlich reduziert werden. Starkregengefahrenkarten und darauf aufbauende Risikoanalysen liefern die Grundlagen für die Erarbeitung von Handlungskonzepten zur Vermeidung oder Minderung von Schäden durch Starkregenereignisse. Sie sensibilisieren beteiligte Handelnde und potenziell Betroffene und helfen, die Gefahr und das Risiko gegenüber Überflutungen aus Starkregen einzuschätzen sowie Maßnahmen zu priorisieren und zu planen. Für Berlin liegt eine flächendeckende Starkregenhinweiskarte vor, die eine erste Orientierungshilfe darstellt. Die Starkregenhinweiskarte bietet eine einfache Gefahrenabschätzung basierend auf einer Kombination aus potenziell zu erwartenden Wasserständen und Fließgeschwindigkeiten für zwei unterschiedliche Regenszenarien, einer topographischen Senkenanalyse und starkregenbedingten Feuerwehreinsatzdaten. Die zu erwartenden Wasserstände und Fließgeschwindigkeiten für ein außergewöhnliches und ein extremes Ereignis wurden durch das Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) zusammen mit den Ländern für Berlin-Brandenburg erarbeitet. Dies umfasst eine 2D-Niederschlags-Abfluss-Analyse der Oberfläche ohne Berücksichtigung des Kanalnetzes und der Infiltration in den Boden. Zudem konnten Geländedetails, etwa auch Durchlässe unter Straßen etc., nicht immer vollständig berücksichtigt werden. Die Starkregenhinweiskarte zeigt potenzielle Überflutungsbereiche und –tiefen sowie Fließgeschwindigkeiten und verweist auf vergangene Starkregenereignisse, die Schäden verursacht haben. Dadurch kann eine Ersteinschätzung von potenziell durch Starkregen gefährdeten Gebieten erfolgen, um somit auch den Schutz von Gebäuden, Infrastrukturen und neuen Bauvorhaben zu verbessern. In den Bereichen, wo Starkregengefahrenkarten vorliegen (siehe unten), sollten diese für die Bewertung hinsichtlich der Gefahren aus Überflutungen durch Starkregen verwendet werden, da aufgrund der Vereinfachungen im Modell die Aussagekraft der Starkregenhinweiskarte geringer ist als in der Starkregengefahrenkarte. Ein Abgleich der Ergebnisse mit der Situation vor Ort ist erforderlich. Die Starkregengefahrenkarte beinhaltet eine detaillierte Bewertung der räumlichen Ausdehnung von Überflutungen, den Überflutungstiefen und den Fließgeschwindigkeiten bei verschiedenen Starkregenszenarien. Sie bilden die Grundlage des kommunalen Starkregenrisikomanagements. Die Starkregengefahrenkarte zeigt die räumliche Ausdehnung von Überflutungen, Überflutungstiefen (Wasserstand über Gelände) und Fließgeschwindigkeiten eines starkregenbedingten Hochwassers bei verschiedenen Szenarien (seltenes, außergewöhnliches und extremes Ereignis). Der Oberflächenabfluss infolge von Starkregen wird hier zweidimensional berechnet und zusätzlich wird das Kanalnetz berücksichtigt (1D/2D gekoppeltes Modell) . Im Jahr 2021 wurde mit der Erstellung einer Starkregengefahrenkarte für einzelne Gebiete begonnen. Berlin wird aufgrund seiner Größe in verschiedene Einzugsgebiete unterteilt. Die Berliner Wasserbetriebe (BWB) und die für die Wasserwirtschaft zuständige Senatsverwaltung werden zukünftig gemeinsam für weitere Gebiete Starkregengefahrenkarten erarbeiten und die Starkregengefahrenkarte für Berlin wird somit sukzessive ergänzt werden. Die Priorisierung dieser Gebiete basiert auf der Notwendigkeit bzw. Dringlichkeit der Starkregenvorsorge sowie den geplanten Sanierungsmaßnahmen für das Kanalnetz in der Stadt. Bis zum Vorhandensein einer flächendeckenden Starkregengefahrenkarte für Berlin gibt die Starkregenhinweiskarte (siehe oben) einen Überblick über die potentielle Gefährdung durch starkregenbedingte Überflutungen sowie dokumentierte Ereignisse für Gesamtberlin. Die Starkregenhinweiskarte und/oder die Starkregengefahrenkarte ist ein wichtiges Element der Risikovorsorge für Starkregen und Grundlage für die risikoangepasste Planung und Vorsorge. Die Starkregengefahrenkarte kann Planende, Betreibende kritischer Infrastrukturen, Unternehmerinnen und Unternehmer, Anwohnerinnen und Anwohner bei der Identifikation von wassersensiblen Bereichen unterstützen. Die Karte ermöglicht, die Gefahren durch Starkregen zu identifizieren und durch die Identifikation von Wassertiefen, Fließwegen, Entstehungs- und Einzugsgebieten können Maßnahmen gezielt geplant werden. Somit unterstützt die Karte die Vorsorge vor seltenen, außergewöhnlichen und extremen Niederschlagsereignissen und die Anpassung an sich aus der Überflutungsgefahr ergebenden Starkregenrisiken.

Wasserhaushalt Hamburg

Rasterkarten zum Wasserhaushalt, bzw. zur Grundwasserneubildung, berechnet mit mGROWA (FZ Jülich, 2021). Im Webdienst werden 6 Layer gezeigt: - Grundwasserneubildung des hydrolog. Jahres 2019 [Min] - Grundwasserneubildung des hydrolog. Jahres 2018 [Max] - mittlere jährliche Grundwasserneubildung (1991 - 2019) - mittlere jährliche Grundwasserneubildung (1961 - 1990, Klimareferenzperiode) - Direktabfluss Mittlere Rate (1991-2020) - Tatsächliche Verdunstung Mittlere Rate (1991-2020) Beschreibung: Etwa ein Viertel des Niederschlags gelangt in Hamburg über den Boden ins Grundwasser und bildet damit einen erheblichen Anteil unserer täglichen Wasserversorgung und ist ökologische Grundlage für die Vegetation und den Boden als Wasserspeicher. Der übrige Niederschlag wird im Wesentlichen durch Verdunstung und Abfluss ins Sielnetz und in die Gewässer bestimmt. Aktuell werden pro Jahr bei durchschnittlichen Niederschlägen (etwa 770 mm pro Jahr) 136 Millionen Kubikmeter (m³) Grundwasser auf Hamburger Gebiet neu gebildet. Im Trockenjahr 2019 waren es nur 75 Millionen m³, was sich in stark fallenden Grundwasserständen, fehlender Bodenfeuchte und sich durch teilweises Trockenfallen von Gewässern für Tier und Pflanze als Trockenstress auswirkte. Auf die Beobachtung der Entwicklung der Grundwasserneubildung kommt deshalb in Zeiten des Klimawandels besondere Bedeutung zu. Neben klimatischen Veränderungen ist deshalb ein ausgefeiltes Flächen- und Ressourcenmanagement nötig, um der wachsenden urbanen Versiegelung und dem steigenden Wasserverbrauch mit Strategien und Maßnahmen hin zu einem naturnahen Wasserhaushalt entgegenzuwirken. Datengrundlagen und Methodik: Grundlage für die Berechnung und Darstellung von flächen- und zeitlich differenzierten Rasterkarten der verschiedenen Wasserhaushaltskomponenten ist das rasterzellenbasierte Wasserhaushaltsmodell mGROWA des Forschungszentrums Jülich. In mGROWA wurden zunächst standortbezogen auf Basis der jeweiligen Niederschlagsmengen und klimatischen Einflussgrößen die tatsächliche Verdunstung und der Gesamtabfluss in täglicher Auflösung mit einer Zellengröße von 25 x 25 m berechnet. Die berechneten Tageswerte wurden nachfolgend auf langjährig, jährliche und monatliche Zeiträume aggregiert. Danach wurde der Gesamtabfluss auf Basis der Standorteigenschaften in verschiedene Abflusskomponenten aufgeteilt. In der Datenzusammenstellung sind neben den Rasterkarten der potentiellen und tatsächlichen Verdunstung, des Gesamtabflusses und der Standorteigenschaften die Rasterkarten der Abflusskomponenten urbaner Direktabfluss, Sickerwasserrate, Zwischen- und Dränageabflüsse, sowie letztendlich die Grundwasserneubildung enthalten. Im Folgenden dargestellt werden auszugsweise die Karten zum mittleren langjährigen Mittel 1961-1990 (Klimareferenzperiode) und 1991-2019, das Nassjahr 2018 mit sehr großer und das Trockenjahr 2019 mit sehr geringer Neubildung. Die Daten werden als WMS-Darstellungsdienst und als WFS-Downloaddienst bereitgestellt.

Erosionsabtragsflächen

Darstellung von konkreten Flächen mit beobachteten Erosionsereignissen, die zu Bodenabtrag aus landwirtschaftlich genutzten Flächen mit Oberflächenabfluss und Sedimenttransport geführt haben. Die Flächen sind i.d.R. anhand von Schlaggrenzen oder Feldblöcken abgregrenzt und wurden zum Teil orientierend untersucht.

Starkregengefahrenkarte Hamburg

Die Starkregengefahrenkarte ist eine wasserwirtschaftliche Planungshilfe. Sie dient der Auffindung von Bereichen in Hamburg, die durch Starkregen besonders gefährdet sind. Die Karte basiert auf Ergebnissen einer Modellberechnung unter Einbeziehung von Regenbelastungen, der Kapazitäten der Kanalnetze (Siele) und des Oberflächenabflusses. Dargestellt sind die maximalen Wasserstände sowie Fließgeschwindigkeiten in Folge von 3 verschiedenen Starkregenszenarien (intensiver Starkregen, außergewöhnlicher Starkregen und extremer Starkregen). Wassertiefen unter 5 cm werden in der Karte nicht dargestellt. Weitere Informationen zur Karte stehen unter https://www.hamburg.de/go/starkregengefahrenkarte/ bereit. Der Fokus der Starkregengefahrenkarte liegt dabei auf der Analyse der Auswirkungen durch Starkregen in Siedlungsgebieten, welche aufgrund des Zusammenspiels der Oberflächenstrukturen und des Entwässerungssystems überflutet werden. Überschwemmungen durch ausufernde Gewässer werden in der Starkregengefahrenkarte nur näherungsweise dargestellt.  Die Betroffenheit durch Binnenhochwasser an einigen Hamburger Gewässern hingegen wird detailliert in den Hochwassergefahrenkarten (https://www.hamburg.de/gefahren-risiko-karten/) und in den ausgewiesenen Hamburger Überschwemmungsgebieten dargestellt: www.hamburg.de/go/ueberschwemmungsgebiete.

Gebiete mit nutzungsbedingt erhöhtem Oberflächenabfluss

abflussrelevante Gebiete mit Bezug zu PHD-Maßnahmen

Geologische Karte von Niedersachsen 1: 50 000 - Frühgeschichtliche Hochwasserereignisse

Die "Geologische Karte von Niedersachsen 1: 50 000 - Frühgeschichtliche Hochwasserereignisse" ist eine aus dem digitalen Datensatz der Geologischen Karte von Niedersachsen 1: 50.000 abgeleitete Auswertungskarte. Unter Berücksichtigung von Alter, Beschaffenheit und Entstehungsart geologischer Schichten werden in dieser Karte Flächen ausgewiesen, die in jüngerer geologischer Vergangenheit, d.h. in den hier als frühgeschichtlich zusammengefassten letzten 11.500 Jahren vor heute, von Überflutungen betroffen waren. Diese Gebiete sind aus geologischer Sicht auch in Zukunft potenziell überflutungsgefährdet, da sich der natürlichen Wasserhaushalt (z. B. Niederschlag, oberirdischer Abfluss) nicht wesentlich geändert hat. Da die frühgeschichtlichen Hochwasserereignisse ganz überwiegend in Zeiten vor menschlichen Eingriffen in die Landschaft (z. B. wasserbauliche Schutzmaßnahmen wie Deiche und Dämme, Prozesse der Landgewinnung) stattfanden, werden derartige heute existierende Schutzmaßnahmen im Kartenwerk nicht berücksichtigt. Die frühgeschichtlichen Hochwasserablagerungen vermitteln daher einen Eindruck, wie tief auch heute Überflutungsereignisse beim Versagen von Schutzmaßnahmen (z.B. Deichbruch) in das Hinterland eindringen können. In der Karte wird zwischen "flächendeckend verbreitete Ablagerungen frühgeschichtlicher Hochwasserereignisse“ (Gefährdungsstufe 1)" und "in Teilbereichen, z. B. in tieferliegenden Bereichen verbreitete Ablagerungen frühgeschichtlicher Hochwasserereignisse“ (Gefährdungsstufe 2)" unterschieden. In Gebieten mit Gefährdungsstufe 1 sind flächendeckende Ablagerungen verbreitet, die bei frühgeschichtlichen Hochwasserereignissen abgesetzt wurden (z. B. Aueablagerungen in Flusstälern oder Meeres- und Brackwasserablagerungen im Küstenraum). Versagen eventuell vorhandene Schutzmaßnahmen in diesen Gebieten, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit mit Überflutungen zu rechnen. Die Gebiete der Gefährdungsstufe 2 liegen in der Regel höher als jene der Gefährdungsstufe 1. In Teilbereichen finden sich aber auch hier, zum Teil kleinflächig, frühgeschichtliche Hochwasserablagerungen. Eine Überflutungsgefährdung kann daher auch für die Zukunft nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden. Im Einzelfall ist die lokale geologische Situation zu bewerten.

Geologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000 - Frühgeschichtliche Hochwasserereignisse

Die "Geologische Übersichtkarte von Niedersachsen 1: 500.000 - Frühgeschichtliche Hochwasserereignisse" ist eine aus dem digitalen Datensatz der Geologischen Übersichtskarte von Niedersachsen 1: 500.000 abgeleitete Auswertungskarte. Unter Berücksichtigung von Alter, Beschaffenheit und Entstehungsart geologischer Schichten werden in dieser Karte Flächen ausgewiesen, die in jüngerer geologischer Vergangenheit, d.h. in den hier als frühgeschichtlich zusammengefassten letzten 11.500 Jahren vor heute, von Überflutungen betroffen waren. Diese Gebiete sind aus geologischer Sicht auch in Zukunft potenziell überflutungsgefährdet, da sich der natürlichen Wasserhaushalt (z. B. Niederschlag, oberirdischer Abfluss) nicht wesentlich geändert hat. Da die frühgeschichtlichen Hochwasserereignisse ganz überwiegend in Zeiten vor menschlichen Eingriffen in die Landschaft (z. B. wasserbauliche Schutzmaßnahmen wie Deiche und Dämme, Prozesse der Landgewinnung) stattfanden, werden derartige heute existierende Schutzmaßnahmen im Kartenwerk nicht berücksichtigt. Die frühgeschichtlichen Hochwasserablagerungen vermitteln daher einen Eindruck, wie tief auch heute Überflutungsereignisse beim Versagen von Schutzmaßnahmen (z.B. Deichbruch) in das Hinterland eindringen können. In der Karte wird zwischen "flächendeckend verbreitete Ablagerungen frühgeschichtlicher Hochwasserereignisse“ (Gefährdungsstufe 1)" und "in Teilbereichen, z. B. in tieferliegenden Bereichen verbreitete Ablagerungen frühgeschichtlicher Hochwasserereignisse“ (Gefährdungsstufe 2)" unterschieden. In Gebieten mit Gefährdungsstufe 1 sind flächendeckende Ablagerungen verbreitet, die bei frühgeschichtlichen Hochwasserereignissen abgesetzt wurden (z. B. Aueablagerungen in Flusstälern oder Meeres- und Brackwasserablagerungen im Küstenraum). Versagen eventuell vorhandene Schutzmaßnahmen in diesen Gebieten, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit mit Überflutungen zu rechnen. Die Gebiete der Gefährdungsstufe 2 liegen in der Regel höher als jene der Gefährdungsstufe 1. In Teilbereichen finden sich aber auch hier, zum Teil kleinflächig, frühgeschichtliche Hochwasserablagerungen. Eine Überflutungsgefährdung kann daher auch für die Zukunft nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden. Im Einzelfall ist die lokale geologische Situation zu bewerten.

Risikogebiete außerhalb von Überschwemmungsgebieten (§ 78 b WHG)

Es handelt sich um Flächen, bei denen nach § 78b WHG ein signifikantes Hochwasserrisiko ermittelt wurde und die bei einem Hochwasser mit niedriger Wahrscheinlichkeit [HQextrem] über das festgesetzte bzw. vorläufig gesicherte Überschwemmungsgebiet hinaus überschwemmt werden können. Der Stand der verwendeten Grundlagen ist der Attributtabelle zu entnehmen. Die Lage und Rechtsverbindlichkeit ergeben sich aus den Angaben für Risikogebiete des HQextrem aus dem 2. Zyklus (2019) der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (HWRM-RL) sowie den aktuellen Angaben für festgesetzte Überschwemmungsgebiete und vorläufige Sicherungen.§ 78b WHG Risikogebiete außerhalb von Überschwemmungsgebieten (Fassung gemäß Änderung durch Hochwasserschutzgesetz II)(1) Risikogebiete außerhalb von Überschwemmungsgebieten sind Gebiete, für die nach § 74 Absatz 2 Gefahrenkarten zu erstellen sind und die nicht nach § 76 Absatz 2 oder Absatz 3 als Überschwemmungsgebiete festgesetzt sind oder vorläufig gesichert sind; dies gilt nicht für Gebiete, die überwiegend von den Gezeiten beeinflusst sind, soweit durch Landesrecht nichts anderes bestimmt ist. Für Risikogebiete außerhalb von Überschwemmungsgebieten gilt Folgendes:1. bei der Ausweisung neuer Baugebiete im Außenbereich sowie bei der Aufstellung, Änderung oder Ergänzung von Bauleitplänen für nach § 30 Absatz 1 und 2 oder nach § 34 des Baugesetzbuches zu beurteilende Gebiete sind insbesondere der Schutz von Leben und Gesundheit und die Vermeidung erheblicher Sachschäden in der Abwägung nach § 1 Absatz 7 des Baugesetzbuches zu berücksichtigen; dies gilt für Satzungen nach § 34 Absatz 4 und § 35 Absatz 6 des Baugesetzbuches entsprechend;2. außerhalb der von Nummer 1 erfassten Gebiete sollen bauliche Anlagen nur in einer dem jeweiligen Hochwasserrisiko angepassten Bauweise nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik errichtet oder wesentlich erweitert werden, soweit eine solche Bauweise nach Art und Funktion der Anlage technisch möglich ist; bei den Anforderungen an die Bauweise sollen auch die Lage des betroffenen Grundstücks und die Höhe des möglichen Schadens angemessen berücksichtigt werden.(2) Weitergehende Rechtsvorschriften der Länder bleiben unberührt.Diese Daten sind auch im INSPIRE Datenmodell „Annex 3: Gebiete mit naturbedingten Risiken“ erhältlich. Die Bereitstellung erfolgt über die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) per Darstellungs- und Downloaddienst, deren URLs in den Transferoptionen angegeben sind.

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