Technische Universität Berlin

„Hydrologen sind auf große Sturzfluten wenig vorbereitet“

Prof. Dr. Eva Nora Paton über den Zusammenhang von Dürre und extremem Starkregen und ihren Folgen

Als am 14. Juli 2021 die Meldung kam, dass 150 Liter Niederschlag pro Quadratmeter im Großraum Nordrhein-Westfalen (NRW) und Rheinland-Pfalz zu erwarten sind, klang das für ungeübte Ohren kaum beunruhigend. Die Hydrologin Prof. Eva Nora Paton war hingegen alarmiert. Zur Einordnung: In Berlin betrug der durchschnittliche Niederschlag im Juli 2021 rund 75 Liter pro Quadratmeter. Prof. Eva Nora Paton, Geschäftsführende Direktorin des Institutes für Ökologie und Leiterin des Fachgebiets Ökohydrologie an der Technischen Universität Berlin, war direkt nach der Hochwasserflut vor Ort. Sie kommt selbst aus Hagen, einem der betroffenen Hochwassergebiete in Nordrhein-Westfalen, und berichtet über ihre Beobachtungen.

Hochwasserkatastrophe, Überschwemmung, Sturzflut, Starkregen – viele Begriffe umschwirren das Hochwasserereignis vom 14. Juli 2021. Frau Professorin Paton, können Sie Ordnung in die verschiedenen Phänomene bringen?

Es gibt verschiedene Arten von Hochwasser. Das eine ist die klassische Flussüberschwemmung. Dabei kommt es zu einer Konzentration von viel abfließendem Wasser in Flüssen. Dies geschieht meist aufgrund von großräumigen und ergiebigen Niederschlägen, die sechs, zehn oder zwölf Stunden oder sogar ein bis drei Tage kontinuierlich fallen. Dadurch sammelt sich in mittelgroßen Flüssen wie der Ahr oder der Mosel zu viel Wasser an. Hier liegt die Gefahr in unmittelbaren Überschwemmungsgebieten der Flüsse, wo man auch nicht bauen sollte. Diese Art von Hochwasser ist im Allgemeinen recht gut vorhersehbar und vor ihnen wird mit entsprechenden Einrichtungen der Länder oder des Bundes (zum Beispiel der Hochwasserzentrale) gewarnt. Das hätte auch für die Ahr erfolgen müssen.

Dann gibt es die Sturzflut als eine extreme Art von Hochwassern. Bei Sturzfluten werden kleine Bäche plötzlich zu reißenden Regenflüssen. Sie kommen plötzlich und unerwartet, meist in einem sehr kleinen Einzugsgebiet, örtlich begrenzt auf wenige Quadratkilometer. Es fällt sehr viel Niederschlag in kürzester Zeit, innerhalb von Minuten bis wenigen Stunden, welcher nicht schnell genug versickern kann und mit großer Wucht oberflächlich abfließt. Die Sturzfluten nehmen Geröll mit sich und reißen Rinnen in die Wege ein. Steile, schmale Einzugsgebiete und versiegelte Böden verstärken diese Sturzfluten. Diese Sturzfluten haben selber meist nur sehr kurze Dauern von einigen wenigen Stunden. Sie treten am Oberlauf von Einzugsgebieten, an harmlos wirkenden Bächen auf, welche in Dürrejahren sogar ganz austrocknen können. Die Gefahr, die von ihnen akut ausgeht, ist nur mit einem ganz kleinen Warnzeitfenster vorhersehbar. Sturzfluten können überall eintreffen. Es ist mit dem Stand der Technik derzeit nicht vorhersehbar, wo und wann genau diese extremen Starkregen abfallen.

2002 war Dresden betroffen. Warum ist Dresden dieses Jahr nicht betroffen? Hat sich das verlagert?

Die Flussüberschwemmungen von großen Flüssen wie Elbe, Oder und Rhein können nur entstehen, wenn über große Gebiete starke Niederschläge fallen. Die Flut im Juli dieses Jahres war eher lokal bis regional und nicht groß genug, als dass die Rhein extrem anschwellen konnte. Als das Niederschlagsgebiet über die westlichen Bundesländer zog, reichte es aus, um mittelgroße Flüsse wie die Mosel zu überschwemmen. Aber da es nicht im gesamten Einzugsgebiet des Rheins so stark regnete, war dieser nur wenig davon betroffen.

Was unterscheidet die Hochwasserkatastrophe in NRW und Rheinland-Pfalz von bisherigen Hochwasserereignissen?

Was neu ist an dem Ereignis im Juli 2021 ist die Kombination aus Überschwemmung und Sturzfluten: Es hat in einer großen zusammenhängenden Gegend mit kleinen Flüssen stark geregnet und das in kürzester Zeit. Im Unterschied zu den Starkregen von 2002 und 2006 ist innerhalb weniger Stunden so viel Niederschlag gefallen, dass der Boden wenig Wasser aufnehmen konnte, so dass der Regen noch abrupter abgeflossen ist, als man es bei bisherigen Ereignissen beobachten konnte. Das hat die Leute vor Ort überfordert. Sie hätten nicht erwartet, dass das Wasser innerhalb von zehn Minuten oder wenigen Stunden mit derartiger Wucht von den Hängen runterstürzt. Aufgabe der Hydrologen ist es jetzt, diese Dynamik nachzumodellieren und zu verstehen, warum es so viel schneller ging.

Haben Sie eine Vermutung?

Das eine ist sicher die Extremität des Niederschlags innerhalb weniger Stunden. Das andere ist die veränderte Landnutzung in manchen der Gebiete. Bei der Begehung der Einzugsgebiete in Hagen ist mir das Ausmaß der Fichtenmortalität und der entwaldeten Fichtengebiete aufgefallen. Das betrifft nicht nur Teile von Nordrhein-Westfalen, sondern den gesamten deutschen Mittelgebirgszug. Ein Großteil der Waldflächen im Oberlauf war abgeholzt aufgrund der Dürre von 2018 und des Befalls durch den Borkenkäfer.

In dem Einzugsgebiet um Hagen, das ich mir im Detail angesehen habe, trugen Harvester-Holzerntemaschinen mit breiten Bagger-Reifen die Wurzelreste ab. Schwere Laster transportierten die abgeholzten Bäume weg. Damit die Fuhrwerke dort fahren können, hat man Kiesflächen auf ehemaligen Forstwegen angelegt. Diese Kieswege wurden durch die schweren Fahrzeuge verfestigt, so dass das Wasser einfach an den Hängen runter- und direkt in die Wohngegenden hineinrauschte und perfekte Abflussrinnen entlang der ehemaligen Forstwege generierte. Es hat mich bestürzt zu sehen, wie der Wald seine Ökosystemrolle als Auffänger, Verlangsamer und Zwischenspeicher nicht mehr übernehmen kann, sondern dazu beiträgt, dass das Wasser sofort abließen kann.

Was kann man tun?

Die Fichtenwälder wurden etwa in den 50er Jahren angebaut und sollten rund hundert Jahre wachsen. Dann hätte man sie gestaffelt in den nächsten zwanzig bis dreißig Jahren gefällt. Jetzt macht die Dürre der letzten Jahre die Fichten anfällig, so dass sie von Borkenkäfern befallen werden. Damit sich der Borkenkäfer nicht weiter ausbreiten kann, wurden die Fichten schnellstmöglich notgefällt und entsorgt. Da liegt das große Problem. In dem Gebiet, das ich begangen habe, hat sich in den letzten zwei bis drei Jahren die Landnutzung aufgrund des Fichtensterbens geändert. Ich gehe davon aus, dass es ähnliche Zusammenhänge für betroffene Einzugsgebiete in der Eifel gibt, da der gesamte Mittelgebirgsgürtel von extremen Fichteverlusten gezeichnet ist. Die Flächen sind zu groß, als dass man sich leisten könnte, überall aufzuforsten. Deshalb geht man schrittweise vor. Aber es dauert mindestens fünf bis zehn Jahre, bis ein Wald entsteht, der die Funktion des Wasserspeicherns übernehmen kann.

Kritisiert wird auch das Warnsystem. Wie schätzen Sie das ein?

Ein großer Teil der aufgetretenen Fatalitäten hätten verhindert werden können, wenn die Menschen gewarnt worden wären oder zumindest gewusst hätten, wie sie auf die Starkregen reagieren sollten. Die Meldeketten funktionierten nicht. Die Meldungen wurden nicht als Katastrophenalarm erkannt. Ich habe mir im Nachhinein die Warnungen vom Deutschen Wetterdienst, aber auch von privaten Wetterdiensten angeschaut, die ganz klar von 150 Millimetern Niederschlag an einem Tag gesprochen haben. Für Hydrologen war damit klar: „Die ganze Stadt steht unter Wasser.“ Die Anwohner*innen dachten wahrscheinlich: „Ja, da kommt eine Menge Wasser runter.“ Eigentlich hätten Schulen, Kitas, Ärzte informiert werden müssen, damit sie es weiterleiten und Termine absagen, damit Menschen sich von Gefahrenzonen fernhalten. Es gab vor Ort Patient*innen, die sagten: „Als ich beim Arzt war, hat es gar nicht so stark geregnet.“ Eine Stunde später war das Parkhaus nebenan bis oben vollgelaufen.

Es wird überlegt, für alle besiedelten Gebiete Risiko- und Vulnerabilitätskarten zu erstellen. Diese sollen zeigen: Wo sind Menschen, die besondere Hilfe benötigen, zum Beispiel in Krankenhäusern, Kindergärten oder Seniorenheimen? Wo sind gefährliche Giftstoffe gelagert? So dass man eine detaillierte Auflistung darüber erhält, wen man warnen müsste.

Ist dieses Phänomen vorher noch nie aufgetreten?

Wir haben für Deutschland erst seit zwanzig Jahr hochaufgelöste Niederschlagszeitreihen, die ganz Deutschland umfassen. Aus hydrometeorologischer Sicht können wir daher nicht genau sagen, was davor an diesen Bächen passiert ist. Vom jetzigen Wissensstand lässt sich jedoch sagen, dass wir in Deutschland seit Aufzeichnungsbeginn noch keinen derartigen Starkregen hatten, der innerhalb von nur sechs Stunden in einer Großregion gefallen ist. In der kürzeren Vergangenheit gab es vergleichsweise starke Sturzfluten, zum Beispiel 2016 im baden-württembergischen Braunsbach oder dem niederbayrischen Simbach am Inn, bei welchen ebenfalls kleine Bäche einen Siedlungsbereich komplett zerstört haben. Aber das war kein so großes, zusammenhängendes Gebiet, das auf einmal betroffen war, wie jetzt in NRW und Rheinland-Pfalz.

Was bedeutet das?

Wir sehen insgesamt eine Zunahme an stärkeren Regen. Ob die Art der Extremniederschläge, wie wir sie im Juli 2021 erlebt haben, zunehmen, können wir aktuell nicht sagen. Wenn diese Extremereignisse in der Form jedoch wiederholt aufträten würden (zum Beispiel mehrmals hintereinander in einem Jahr), wären die Hydrologie und das Wassermanagement in Deutschland genauso wenig darauf vorbereitet wie die Epidemiolog*innen auf die Corona-Pandemie.

Wie wirkt sich die Flutkatastrophe auf Ihr Fachgebiet aus?

Wir werden uns gezielt abgeholzte Fichtengebiete anschauen. Außerdem möchte ich das Management von Klimaextremen in der Lehre verankern – dazu gehören sowohl Extremwertanalysen, operationelle Vorhersagen und Risikobetrachtungen als auch das ‚Planen für die Krise‘. In unserem Studiengang Ökologie und Umweltplanung müssen wir Student*innen gezielt darauf vorbereiten, dass sie an Schnittstellen arbeiten, um in den nächsten zehn bis zwanzig Jahren Katastrophen managen zu können. Wir brauchen an diesen Schnittstellen Expert*innen, die hydrologisches und klimatologisches Wissen bündeln können, die mit diesen Katastrophen zusammenhängen, und die nicht nur Starkregen, sondern auch Dürren, Waldbrände und Hitzewellen umfassen. Unsere Studierenden sollen in der Zukunft an unterschiedlichen Stellen der Meldekette, auch in der Verwaltung, sitzen, multikomplexe Daten innerhalb kürzester Zeit verarbeiten und verstehen können, um Warnungen zu interpretieren und Maßnahmen empfehlen zu können.

Ich danke Ihnen für das Gespräch.

Das Gespräch führte Christina Camier.

Kontakt

Prof. Dr.

Eva Paton

Fachgebiet Ökohydrologie und Landschaftsbewertung

eva.paton@tu-berlin.de