Punktgenaue Hochwasser-Warnung mit Straße und Hausnummer

20.07.2021

Ein neues Frühwarn-System der RWTH Aachen kann bis zur Hausnummer genau das Überflutungs-Risiko bei Starkregenvorhersagen und zu erwartende Schäden beschreiben. Betroffene könnten so punktgenau alarmiert werden. Nach der Flut befürchten die Forschenden jetzt Schadstoffe im angeschwemmten Schlamm.

  Ein Mann und eine Frau untersuchen ein Flussufer. Urheberrecht: © Peter Winandy Professor Holger Schüttrumpf und Doktorandin Stefanie Wolf von der RWTH betrachten Sedimente am Ufer des Flusses Inde in Eschweiler.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen haben ein Hochwasser-Frühwarnsystem entwickelt, das zu erwartende Schäden an Gebäuden bis auf die Hausnummer genau vorhersagen soll. Das neue Modell werde zurzeit in Aachen erprobt und weiterentwickelt, sagt Professor Holger Schüttrumpf, Leiter des RWTH-Instituts für Wasserbau und Wasserwirtschaft.

Eine generelle Hochwasserwarnung für eine Region, wie sie in den Warn-Apps gegeben werde, sei wie eine Staumeldung ohne Ortsangabe. Das bringe nicht viel: Die Menschen in einer betroffenen Region müssten wissen, wo genau das Hochwasser einträfe und in welcher Dimension. „Wir können gebäudescharf sagen, wie groß an welcher Stelle die Wasserstände sowie Strömungsgeschwindigkeiten sind.“

Mit den Daten aus Regenradar, Gewässer- und Geographiemodellen und geografischen Modellen wird unter Einsatz künstlicher Intelligenz in realitätsnahen Simulationen ermittelt, welche Straßenzüge wie stark unter Wasser stehen, mit welcher Strömung und welchen Schäden an Gebäuden zu rechnen ist. Bisher erfolgen Warnungen vor extremen Starkregen fast ausschließlich über die erwarteten Niederschlagsmengen.

Navigationssysteme einbeziehen

Aber das Überschwemmungs-Risiko ist je nach Topografie einer Region sehr unterschiedlich, erläutert Schüttrumpf. Es sei ein Unterschied, ob 200 Millimeter Niederschlag im Flachland fällt und Keller volllaufen würden, „oder ob 200 Millimeter Niederschlag in Mittelgebirgsregionen runterkommen und Bäche schnell zu reißenden Strömen zusammenfließen. Damit kann sich auch die brutale Kraft des Wassers entfalten.“

  Ein Mann und eine Frau begutachten Ablagerungen auf einer beschädigte Brücke Urheberrecht: © Peter Winandy Professor Holger Schüttrumpf und Doktorandin Stefanie Wolf untersuchen Ablagerungen auf einer beschädigten Brücke über dem Fluss Vicht in Stolberg/Rheinland.

Es gebe Überlegungen, die Warnungen mit den Detailinformationen in bestehende Warn-Apps wie NINA, KATWARN oder Google Maps zu integrieren. Grundsätzlich müssten aber bei einem so dynamischen Hochwasser wie dem aktuell aufgetretenen alle Wege genutzt werden, um die Bevölkerung zu warnen: SMS, Radio, Fernsehen, Sirenen und über Fahrzeuge, die durch die Straßen fahren. „Man muss bei solch einem extremen Ereignis alle Möglichkeiten nutzen.“

In einem nächsten Schritt will das Aachener Team das Frühwarn-System um Hochwasser-Warnungen auf Navigations-Geräte erweitern. „In Zukunft meldet das Navi die Info: Da ist Hochwasser, da dürfen sie nicht hin.“ Das Aachener Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft setzt sich nach eigenen Angaben seit Jahrzehnten wie kein anderes Hochschulinstitut in NRW mit dem Thema Hochwasserschutz auseinander. „Wir sind das Institut für Hochwasserschutz in NRW“, unterstreicht Schüttrumpf das Selbstverständnis.

Internationale Kooperation zur Klimaanpassung

Gemeinsam mit der TU Dresden und zwei Partnern in Indien und Thailand baut die RWTH auch im indischen Madras ein sogenanntes Klimaanpassungszentrum auf. Es soll in den nächsten fünf bis zehn Jahren Maßnahmen entwickeln, um Menschen vor Katastrophen wie Dürre und Hochwasser zu schützen. Gefördert wird das Zentrum mit Mitteln des Deutschen Akademischen Austauschdienstes, kurz DAAD, und mit Mitteln des Auswärtigen Amtes.

Die Forscherinnen und Forscher gehen davon aus, dass nach den jüngsten Überschwemmungen in den deutschen Bundesländern und den benachbarten Ländern Schlamm wie Wasser mit Schadstoffen belastet sind. Untersuchungen von Bodenproben sollen Klarheit bringen, welche Stoffe sich bei derartigen Ereignissen in Gärten, auf Spielplätzen und Grünflächen abgesetzt haben. Denn Öltanks sind ausgelaufen, Klärbecken wurden freigespült oder Flächen mit Altlasten überspült. So ist beispielsweise die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens von Schwermetallen in den Sedimenten groß. „Wir untersuchen diese Proben zusammen mit unseren Kolleginnen und Kollegen aus der Ökotoxikologie.“ Von den Ergebnissen der Proben, die in Aachen gezogen wurden, lasse sich eine Schadstoff-Risikoabschätzung für andere Überschwemmungsgebiete ableiten, so der Aachener Wissenschaftler.