SFI-Hintergrund
Was ist der SFI?
Im durch das BMBF geförderten Forschungsprojekt AVOSS haben Wissenschaftler*innen aus Freiburg und anderen Universitäten, zusammen mit Behörden und Unternehmen ein neues Verfahren entwickelt, um die lokale Gefährdung durch Sturzfluten besser erfassen und vorhersagen zu können. Der dafür entwickelte Sturzflutindex (SFI) beschreibt die Gefährdung durch wild abfließendes Wasser und berücksichtig neben dem Auftreten von Starkniederschlag auch die für die Entstehung von Sturzfluten maßgeblichen hydrologischen und hydraulischen Gebietseigenschaften und Prozesse. Diese Informationen können dann mittels des SFI in verschiedene Gefährdungsklassen für Sturzfluten kategorisiert werden. Dies ist oben für ein Sturzflutereignis in Bonndorf im Schwarzwald aus dem Jahr 2015 dargestellt.
Warum brauchen wir den SFI?
Momentan fließen in WarnApps wie z.B. der Nina Warnapp nur Informationen zu Starkregenereignissen oder Flusshochwasser ein. Hintergrund sind die Warnungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) hinsichtlich Starkregenereignissen oder die Hochwasserwarnungen der Hochwasserzentralen der Bundesländer. Wir wissen aber aus Daten der Vergangenheit, dass nur ein Teil der Starkregenereignisse überhaupt eine Sturzfluten auslöst. Tatsächlich sind neben der eigentlichen Niederschlagsmenge und -intensität andere Faktoren wie die aktuelle Bodenbeschaffenheit (Bodenfeuchte, Pflanzenbestand, Bewirtschaftung) und die lokalen Geländebegebenheiten für die Entstehung von Sturzfluten von sehr großer Bedeutung. Und wenn sich schlussendlich in Folge eines Starkregenereignisses eine Sturzflut bildet, dann tritt diese meist auch nicht im Gewässer auf, sondern die Wassermassen fließen oft wild die Hänge und Straßen entlang und akkumulieren sich in Senken und Tälern im Gelände. Diese Spezifika bei der Entstehung von Sturzfluten führen dazu, dass wir momentan eine Lücke in der Unwetterwarnung haben, die der SFI schließen kann.
Beispiele für derzeit existierende Warnungen wir z.B. die Wetterwarnungen des DWD (links) oder die Hochwasserwarnungen des länderübergreifenden Hochwasserportals (rechts):
Worauf basiert der SFI?
Um den SFI verlässlich vorherzusagen können, sind neben sehr guten Messungen bzw. Vorhersagen der Niederschlagsmengen und deren räumlicher Verteilung auch geeignete Modelle unerlässlich, mit denen die Entstehung von Oberflächenabfluss und dessen Aufaggregierung entlang der Fließwege räumlich differenziert mit realistischen Ansätzen simuliert werden können. Zur Quasi-Echtzeit Vorhersage der entsendenden Wassermengen, die infolge von Starkregenereignissen oberflächlich abfließen, können Radarvorhersagen mit den hydrologischen Modellen, die auch zur Vorhersage der aktuellen Hochwassergefahr in Flüssen herangezogen werden (z.B. LARSIM, https://www.hlnug.de/themen/wasser/hochwasser/vorhersage), kombiniert werden. Für die räumliche Akkumulation des entsehenden Oberflächenwassers haben wir einen geländebezogenen Ansatz entwickelt, der mit kurzen Rechenzeiten Oberflächenabflüsse entlang der maßgeblichen Geländestrukturen akkumulieren und weiterleiten kann, und somit Informationen zu maximalen Wasserständen, maximalen Wassermengen und maximalen Fließgeschwindigkeiten liefert. Diese Informationen können dann über vorher festgelegte Schwellenwerte und der Ausdehnung der betroffenen Fläche im SFI gebündelt werden und markieren schlussendlich die lokale Sturzflutgefahr. Somit haben wir alle Tools um die unten angeführte Wirkungskette bei Sturzfluten in Quasi-Echtzeit simulieren zu können.
Für meine Gemeinde gibt es schon Starkregengefahrenkarten – brauche ich den SFI dann überhaupt noch?
Das ist tatsächlich der optimale Fall. Der SFI zeigt ja nur die aktuelle Sturzflutgefährdung in einer bestimmten Region an – welche Straßenzüge und Gebäude schlussendlich aber wie stark von der bevorstehenden Sturzflut betroffen wären, zeigt der SFI nicht an. Diese Information lässt sich aber grundsätzlich aus den Starkregengefahrenkarten ableiten, die detailliert zeigen, welche Gebiete in meiner Gemeinde bei einem Starkregenereignis einer bestimmten Intensität überflutet werden. Näheres dazu s.u. https://reginastark.starkregengefahr.de/download-center/ Allerdings liegen die SRGK nur für bestimmte, vordefinierte Starkregenereignisse vor, so dass sie in der konkreten Ereignissituation nur bedingt nutzbar sind. Da wir aber auch für die SRGK-Ereignisse einen lokalen SFI ausweisen können, können wir für ein aktuell vorhergesagtes Starkregenereignis nicht nur die lokale Sturzflutgefahr ausweisen, sondern weiterhin einen Hinweis generieren, welche SRGK für das aktuelle Ereignis am ehesten repräsentativ sein wird.
Wo bekomme ich mehr Informationen zum SFI?
Wir haben die Details zum SFI im Rahmen eines Leitfadens zusammengestellt. Diesen fnden sie hier.
Gerne können Sie aber auch direkt mit uns in Kontakt treten: avoss@hydrology.uni-freiburg.de
Welche Aktivitäten gibt es in AVOSS noch?
Neben dem SFI werden u.a. auch künstliche neuronale Netze zur lokalen Überflutungsvorhersage getestet. Ebenfalls experimentieren Forschende in AVOSS mit diversen Methoden zur quantitativen Schadensvorhersage. Eine Übersicht über die Forschungaktivitäten in AVOSS finden sie hier.