Eine Analyse von Hochwassern der vergangenen 10 000 Jahre aus Geoarchiven im Alpenraum hat ergeben, dass schwächere Hochwässer seltener waren, wenn es wärmer war, große Ereignisse je nach Einzugsgebiet hingegen häufiger auftraten. Das zeigt eine internationale Studie, an der Forschende des GFZ Potsdam maßgeblich beteiligt waren.

Nach wie vor ist unklar, ob mit der Klimaerwärmung Starkniederschläge und Überschwemmungen zu- oder abnehmen. Offene Fragen gibt es insbesondere auf regionaler Ebene. Um diese zu klären, blicken Klimaforschende nicht nur mit Modellen in die Zukunft, sondern auch zurück in die Vergangenheit. In einer soeben in der Fachzeitschrift Nature Geosciences erschienen paläohydrologischen Studie wurden dazu die Häufigkeit und die Stärke von Hochwassern rekonstruiert. Dabei wurde zwischen kleinen Hochwassern (mit 10-jähriger Wiederkehrperiode) und großen Ereignissen (mit 100-jähriger Wiederkehrperiode) unterschieden. «Wir wollten beurteilen, wie sich die Hochwassergefahren in vergangenen Warmphasen entwickelt haben», sagt Flavio Anselmetti von der Universität Bern, denn es ist wichtig abzuschätzen, wie sich diese Risiken mit der Klimaerwärmung verändern. Tatsächlich sind Überschwemmungen im Alpenraum allgegenwärtig – und sie verursachen von allen Naturgefahren die höchsten Kosten. In Bergregionen wie den Alpen ist das Hochwasserrisiko wegen der Topografie und besonderer hydrometeorologischer Prozesse besonders ausgeprägt.

Rekonstruktion mit Hilfe von Seesedimenten

Nun haben Forschende aus Frankreich, der Schweiz, Deutschland und Italien Überschwemmungen im Alpenraum während der vergangenen 10 000 Jahre rekonstruiert. Insgesamt sind Daten von 7792 Hochwasserereignissen in die Untersuchung eingeflossen. Die Forscherinnen und Forscher haben dazu Informationen aus Seesedimenten ausgewertet. Sie stellen ein natürliches Hochwasserarchiv dar, denn bei Überschwemmungen transportieren Flüsse vermehrt erodiertes Material, das schließlich auf den Grund von Seen absinkt, wo es charakteristische Hochwasserablagerungen bildet, die über Jahrtausende perfekt erhalten bleiben. Durch die Analyse dieser Ablagerungen lassen sich sehr lange Hochwasserzeitreihen rekonstruieren, die viel Jahrtausende zurück reichen.

«Besonders geeignet für solche Rekonstruktionen sind Seeablagerungen, die ähnlich wie Baumringe Jahresschichten bilden, weil damit genau bestimmt werden kann, in welcher Jahreszeit Hochwasser selbst vor tausenden von Jahren aufgetreten sind», sagt Achim Brauer vom GFZ. Er hat sich mit seiner Arbeitsgruppe speziell auf die Untersuchung solcher Seeablagerungen spezialisiert und Sedimentkerne aus dem Ammersee in Süddeutschland und dem Mondsee in Österreich gebohrt. Gemeinsam mit seinen Doktoranden Markus Czymzik und Tina Swierczynski konnte er anhand dieser Bohrkerne hochauflösende Hochwasserzeitreihen erstellen, die in die jetzt veröffentlichte Studie eingeflossen sind.    

Fazit der Studie ist, dass in den vergangenen 10 000 Jahren Erwärmungen systematisch zu einer Abnahme kleinerer Hochwasserereignisse geführt haben. Bei den Extremereignissen zeigten sich jedoch regional und je nach Größe und Geologie des Einzugsgebietes unterschiedliche Tendenzen: «Es scheint», so Flavio Anselmetti, «dass extreme Hochwasser während warmer Perioden insbesondere im Alpenraum häufiger aufgetreten sind.»  Die vorgestellten paläohydrologischen Rekonstruktionen aus dem Alpenraum zeigen, wie sich die komplexen Beziehungen zwischen Klima und Hochwasser entschlüsseln lassen – und wie dadurch auf lokaler und regionaler Ebene die Risikobewertung und das Risikomanagement verbessert werden können.

Was die Studie auch beleuchtet: Sowohl die ermittelten Trends wie die Differenzierungen lassen sich nicht allein anhand von meteorologischen Messdaten erkennen, da diese nicht weiter als 200 Jahre zurückreichen. «Wir sind für die Klärung des Zusammenhangs zwischen Klima und Extremereignissen auf lange Überschwemmungszeitreihen aus geologischen Archiven angewiesen», betont Achim Brauer. «Die Studie bekräftigt die eminente Bedeutung von paläoklimatischen Archiven, auf deren Auswertung sich unsere Arbeitsgruppe spezialisiert hat.»

Publikation:
Wilhelm B., Rapuc W., Amann B., Anselmetti F.S., Arnaud F., Blanchet J., Brauer A., Czymzik M., Giguet-Covex C., Gilli A., Glur L., Grosjean M., Irmler R., Nicolle M., Sabatier P., Swierczynski T., Wirth S.B. (2022): Impact of warmer climate periods on flood hazard in the European Alps. Nature Geoscience, DOI: 10.1038/s41561-021-00878-y

Wissenschaftlicher Kontakt am GFZ:
Prof. Dr. Achim Brauer
Leitung
Klimadynamik und Landschaftsentwicklung
Telegrafenberg
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