Trends in der Auftrittsrate extremer Flusshochwasser in Zentraleuropa: Weser, Main und Oder
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es wurde eine Chronologie von Hochwasserereignissen der Werra über die letzten 500 Jahre erstellt. Diese enthält detaillierte Informationen wie Datum, meteorologische Ursache, Stärke des Ereignisses und, für die neuere Zeit, Maximalabflusswerte. Die Daten sind der Öffentlichkeit frei zugänglich, sie erweitern das bisherige Wissen um Hochwasser in zentraleuropäischen Flüssen. In der Hochwasserrisikoschätzung zeigten sich signifikante Änderungen im Laufe der letzten Jahrhunderte, beispielsweise ein leicht ansteigender Trend hin zu mehr Winterhochwassern im 20. Jahrhundert. Die Ergebnisse unterstreichen jedoch auch, dass die Vermutung, ein Temperaturanstieg bewirke beinahe „zwangsläufig" einen ansteigenden Auftrittsratentrend, nicht zutrifft. Mit dem globalen Klima ändern sich auch mannigfache Rahmenbedingungen für das regionale Klima, wie im Falle der Hochwasserbildung die Windanströmrichtung von Gebirgen (orographischer Niederschlag). Erfolgreiche Klimarisikovorhersagemodelle müssen deshalb differenzierter als bisher die Koppelung von Klima, Wetter und Hochwasser simulieren. Auf methodischem Gebiet wurde ein über 50 Jahre altes Problem der Hydrologie, die Frage nach der Ursache des Langzeitgedächtnisses von Abflusszeitreihen, einer Erklärung zugeführt: die Aggregationshypothese. Das sogenannte Hurst-Phänomen des Langzeitgedächtnisses entsteht, so der Befund, direkt durch das Netzwerk von Flüssen und Nebenflüssen, die Kurzzeitgedächtniszeitreihen (Niederschlag) aggregieren und in Langzeitgedächtniszeitreihen umwandeln. Diese Umwandlung wurde 1980 von dem Nobelpreisträger für Wirtschaftswissenschaften, Prof. Clive Granger, mathematisch bewiesen; diese Erkenntnis wurde im vorliegenden Projekt auf die Hydrologie angewendet. Granger äußerte sich gegenüber Projektmitarbeiter Manfred Mudelsee zustimmend zu dieser vorgeschlagenen und an Abflusszeitreihen der Weser, Elbe, Rhein, Colorado, Mississippi und Nil getesteten Aggregationshypothese. Prinzipiell bedeutet Langzeitgedächtnis auch Langzeitvorhersagbarkeit des Hochwasserrisikos, so dass sich Möglichkeiten der Klimarisikoanalyse eröffnen. Dieses Projektergebnis erzielte Medienresonanz vom Hörfunk, Regionalzeitungen bis hin zur Bildzeitung sowie auf mehreren Internetnachrichtenportalen. Das Methodenarsenai zur Analyse von Extremwerten des Wetters, Klimas und der Hydrologie wurde ergänzt durch eine neuartige Methode (Wirkungsprodukt), die die beiden Aspekte Dauer und Intensität kombiniert betrachtet. Gerade im Hinblick auf sich über Tage hin erstreckende Phänomene wie Hitzewellen oder Hochwassercluster mag die Methode, die sich gerade in der Publikationsphase befindet, neuartige Erkenntnisse liefern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2005) The bootstrap approach to analyse trends and extremes in hydrological time series. Keynote Lecture, Workshop New Developments in Trend and Extreme Value Analysis of Hydrometeorological Time Series, Potsdam Institute for Climate Impact Research, Potsdam, Germany, December 2005
Mudelsee M
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(2006) Extreme floods and precipitation events in Germany: A long-term perspective. EMS Annual Meeting Abstracts 3:00464 (6th Annual Meeting of the European Meteorological Society, 6th European Conference on Applied Climatology, Ljubljana, Slovenia, September 2006)
Mudelsee M, Tetzlaff G
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(2006) Hochwasser und Niederschlag in Deutschland: Die Notwendigkeit von Langfristbeobachtungen unter räumlicher Hochauflösung. 7. Deutsche Klimatagung, Munich, Germany, October 2006
Mudelsee M, Tetzlaff G
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(2006) Towards quantified uncertainty in flood risk analysis: Statistics and History. Geophysical Research Abstracts 8:03176 (EGU General Assembly, Vienna, Austria, April 2006)
Mudelsee M, Deutsch M, Börngen M, Tetzlaff G
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(2006) Trends in flood risk of the River Werra (Germany) over the past 500 years. Hydrological Sciences Journal 51:818- 833
Mudelsee M, Deutsch M, Börngen M, Tetzlaff G
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(2007) Explaining the Hurst phenomenon by spatial aggregation. Geophysical Research Abstracts 9:02419 (EGU General Assembly, Vienna, Austria, April 2007)
Mudelsee M
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(2007) Long memory of rivers from spatial aggregation. Water Resources Research 43:W01202
Mudelsee M
