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Auswirkungen des KlimawandelsEuropas Hochwasser haben sich verändert

Früher kam es in Kältephasen gehäuft zu Überschwemmungen – heute in einer Warmphase. Das zeigt eine Analyse von 500 Jahren Hochwassergeschichte.

Das Jahrhunderthochwasser im August 2005 hat auch den Schweizerhofquai in Luzern unter Wasser gesetzt.
Das Jahrhunderthochwasser im August 2005 hat auch den Schweizerhofquai in Luzern unter Wasser gesetzt.
Foto: Sigi Tischler (Keystone)

In den letzten Jahrzehnten traten Flüsse in Europa recht häufig über die Ufer. Zum Beispiel setzte das Alpenhochwasser von 2005 viele Täler in der Schweiz unter Wasser. Nur zwei Jahre später, 2007, folgte schon das nächste Jahrhunderthochwasser.

Bisher war jedoch unklar, wie ungewöhnlich die europäischen Flutkatastrophen der vergangenen Jahrzehnte im Vergleich mit den letzten Jahrhunderten wirklich sind. Eine kürzlich im Fachmagazin «Nature» erschienene Studie zeigt nun klar: Die jüngsten Jahrzehnte gehören nicht nur zu den hochwasserreichsten Perioden der letzten 500 Jahre in Europa. Die aktuell starke Hochwasserphase hat auch eine neue Qualität: Früher traten Überschwemmungen gehäuft in Kältephasen auf. Die jüngste Phase mit vielen Flusshochwassern ereignete sich jedoch in einer viel wärmeren Phase.

Auch der Zeitpunkt der Hochwasser innerhalb des Jahres hat sich verschoben, berichten die Forscher um Günter Blöschl von der Technischen Universität Wien. In früheren Hochwasserperioden traten 41 Prozent der mitteleuropäischen Überschwemmungen im Sommerhalbjahr auf, verglichen mit 55 Prozent heute. Diese Verschiebungen hängen mit der Veränderung von Niederschlag, Verdunstung und Schneeschmelze zusammen, heisst es in der Studie. Das sei ein wichtiges Indiz, mit dem man die Rolle des Klimawandels von anderen Einflussgrössen unterscheiden könne – etwa von der Entwaldung oder der Verbauung von Flüssen.

Wichtige Info für die Bemessung von Hochwasserschutz

Laut Koautorin Petra Schmocker-Fackel von der Abteilung Hydrologie des Bundesamts für Umwelt (Bafu) sind im Bereich der Hochwasserhydrologie zwei Fragen entscheidend. Erstens: Welcher Hochwasserabfluss ist an einem Gewässer mit einer Wahrscheinlichkeit von einmal in 100, 300 oder 10000 Jahren zu erwarten? Und zweitens: Wie verändern sich diese Werte infolge des Klimawandels?

«Diese Angaben werden benötigt, um Hochwasserschutzmassnahmen wie Dämme sowie Bauten wie Staumauern und Brücken zu dimensionieren», sagt Schmocker-Fackel. «Zudem fliessen diese Informationen in die Erstellung von Gefahrenkarten ein.» In der Schweiz sind Hochwasser gemäss Forschungsanstalt WSL für 88 Prozent der Unwetterschäden verantwortlich.

«Da grosse Hochwasser seltene Ereignisse sind und viele Abflussmessreihen sehr kurz sind, wird seit längerer Zeit versucht, die Hochwasserzeitreihen durch historische Daten zu verlängern», sagt Schmocker-Fackel. «Je länger die Zeitreihe ist, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein seltenes grosses Hochwasser darin enthalten ist. Das verringert die Unsicherheit und erhöht die Qualität bei der Bestimmung von Bemessungsabflüssen.»

9576 Hochwasser für 103 Flüsse in Europa

Für ihre Studie haben die Forscher Zehntausende historische Dokumente mit Hochwasserberichten aus dem Zeitraum von 1500 bis 2016 ausgewertet. So gelang es, eine Datenbank mit 9576 Hochwasserereignissen für 103 Flüsse in ganz Europa zu erstellen. Darin konnten die Studienautoren neun hochwasserreiche Perioden identifizieren. Periode 6 umfasst beispielsweise die Zeit von 1840 bis 1872, in die auch das grosse Schweizer Hochwasser von 1868 fällt – ein Hochwasser, das bis heute nachwirkt: In der Folge wurden mit dem Forst- und Wasserpolizeigesetz von 1877 Weichen für den künftigen Umgang mit Naturkatastrophen gestellt.

Neun Hochwasserphasen zwischen 1500 und 2016 in Europa und deren Ausdehnung. Die Farben markieren die Stärke der Periode: Blau am schwächsten, Grün mittelstark, Rot am stärksten.
Neun Hochwasserphasen zwischen 1500 und 2016 in Europa und deren Ausdehnung. Die Farben markieren die Stärke der Periode: Blau am schwächsten, Grün mittelstark, Rot am stärksten.
Quelle: «Nature»

«Neu an der Studie ist der konsistente Vergleich über die Zeit», sagt der Klimatologe Stefan Brönnimann von der Universität Bern, der nicht an der Publikation beteiligt ist. «Das zeigt, dass die gegenwärtige Periode über alles gesehen aussergewöhnlich ist.» Ein grosses Team von historisch arbeitenden Hydrologinnen oder hydrologisch arbeitenden Historikerinnen habe damit den «State of the Art» vorangetrieben.

«Aus meiner Sicht liegt die Stärke dieser Arbeit in einer extrem detaillierten und vollständigen Rekonstruktion von Hochwassern über die letzten 500 Jahre, fast ausschliesslich basierend auf Originalquellen», sagt Reto Knutti vom Institut für Atmosphäre und Klima der ETH Zürich, der ebenfalls nicht an der Studie beteiligt ist. «Das ist praktisch nur in Europa möglich. Das erlaubt ein besseres Verständnis der langfristigen Schwankungen und bietet die Möglichkeit, die letzten paar Jahrzehnte in einen längeren Kontext zu stellen.»

Schmocker-Fackel hat bereits 2010 in einer Studie die historischen Hochwasser der Schweiz seit 1500 analysiert. Demnach haben sich auch in der Schweiz immer wieder Phasen mit vielen und wenigen Hochwassern abgewechselt. «Mit Klimavariablen wie der Lufttemperatur lassen sich diese Phasen aber nicht direkt korrelieren, eher mit Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation», sagt Schmocker-Fackel.

Zeigt sich die Handschrift des Klimawandels?

Grundsätzlich lässt der Klimawandel erwarten, dass sich die Hochwassersituation verändert. So nimmt gemäss den Modellrechnungen der Winterniederschlag in der Schweiz zu, der Sommerniederschlag ab. In den Beobachtungen lässt sich von diesen Trends bisher allerdings kaum etwas erkennen, die Messreihen sind noch zu kurz. Sicher ist aber, dass eine wärmere Atmosphäre mehr Wasser aufnehmen kann, pro Grad Erwärmung rund sieben Prozent. Eine Folge davon ist eine Zunahme der Starkniederschläge. Zusätzlich gibt es durch den Anstieg der Schneefallgrenze mehr Regen und weniger Schneefall. Kombiniert mit einer geringeren Gletschermasse, kommt es zu einer Verschiebung des saisonalen Abflusses: mehr Wasser im Frühling, weniger im Sommer.

Zeigt sich die Handschrift des Klimawandels bereits in den Hochwassern der letzten Jahrzehnte? Die aktuelle Publikation versucht, Antworten auf diese Frage zu geben. «Es wurden zum ersten Mal systematisch historische Hochwasser auf europäischer Skala mit Klimaparametern verglichen», sagt Schmocker-Fackel. Demnach unterscheiden sich die klimatischen Bedingungen der heutigen hochwasserreichen Phase deutlich von denen bei vorangegangenen Phasen. Beispielsweise war es in der Periode von 1990 bis 2016 rund 1,4 Grad wärmer als in früheren Hochwasserphasen, heisst es in der Studie. «Dies deutet darauf hin, dass der Klimawandel einen Einfluss hat und die Prozesse verändert.»

Allerdings erklärt die Studie nicht, wie genau der Klimawandel die hochwasserreiche Phase der letzten Jahrzehnte beeinflusst hat. Das ist auch äusserst schwierig. «Multidekadale Schwankungen von Hochwassern sind die Folge einer Überlagerung verschiedener Faktoren», sagt Brönnimann. «Allein schon in der Atmosphäre gibt es viele: Veränderungen der Zirkulation, des Feuchtegehalts, der Konvektion und andere.» Laut Knutti ist zwar völlig klar, dass der Klimawandel das Hochwasserrisiko auf vielfältige Weise verändert. «Aber es ist nicht klar, ob wärmere Temperaturen dieses Risiko generell weiter erhöhen.»

Für Knutti ist diese Studie daher eine eindrückliche Rekonstruktion von Hochwassern der Vergangenheit. «Aber bei der Zuordnung der verschiedenen Faktoren zum Klimawandel zeigt sich, dass noch lange nicht alles verstanden ist.» Autorin Schmocker-Fackel sieht das ähnlich: «Wie sich der Klimawandel genau auf die Hochwasserhäufigkeit auswirkt, ist noch unklar. Die Publikation gibt hoffentlich Anstoss dazu, hier weiterzuforschen.»

Die Überschwemmung von 1868 bei Au SG, festgehalten in einem Aquarell. Unklar ist, ob das Bild den Höchstwasserstand wiedergibt oder einen bereits sinkenden Wasserstand.
Die Überschwemmung von 1868 bei Au SG, festgehalten in einem Aquarell. Unklar ist, ob das Bild den Höchstwasserstand wiedergibt oder einen bereits sinkenden Wasserstand.
Foto: Staatsarchiv St. Gallen