Hydrologische Extreme, also Hochwasser und Dürre, gehören weltweit zu den wesentlichen Naturgefahren. Hochwasser und Dürren mit extremen Auswirkungen resultieren aus der Überlagerung verschiedenster Prozesse auf unterschiedlichen Raum- und Zeitskalen: physikalische Prozesse in der Atmosphäre, in den Einzugsgebieten, in den Flusssystemen sowie sozio-ökonomische Prozesse, die wiederum Rückwirkungen auf physikalische Prozesse haben. Unsere Arbeiten zielen auf die Beantwortung folgender Forschungsfragen: (1) Welche Interaktionen führen zu Extremereignissen? (2) Wie beeinflussen menschliche Eingriffe und der Klimawandel das Risiko durch hydrologische Extreme?

Unser Methodenspektrum umfasst einerseits numerische und stochastische Simulationsmodelle, insbesondere gekoppelte Modelle, um die Interaktionen zwischen verschiedenen Prozessen zu quantifizieren. Ein Beispiel ist die Kopplung von Wettergenerator, Einzugsgebietsmodellen, hydrodynamischen Modellen für die Wasserflüsse im Flusssystem und in Überflutungsflächen sowie Modellen zur Beschreibung des Versagens von Schutzsystemen. Diese Simulationsmodelle werden mit innovativen Ansätzen zur Identifizierung von Mustern in großen Datensätzen komplementiert. Beispiele sind nicht-stationäre Extremwertstatistik oder nicht-lineare Methoden wie Bayes’sche Netzwerke und Random Forests. Die gleichzeitige Betrachtung sehr vieler Einzugsgebiete in größeren Regionen – in der Größenordnung von 100.000 km2 – eröffnet die Chance, die Entstehung und die Veränderungen von hydrologischen Extremen über verschiedene Raum-Zeit-Skalen zu verstehen.