RAOnline EDU Klima: Naturgefahrenkartierung in der Schweiz, Hochwasser-Management - Gefahrenkarten als Planungsgrundlagen, Überwachung von Hochwassern

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Gefahrenkarten als Planungsgrundlagen

Bei einem Hochwasser ist es für die Krisenstäbe nicht immer einfach, den Überblick über das Geschehen zu behalten. Forschende der ETH Zürich und der Universität Bern entwickeln nun mit Unterstützung des Schweizerischen Nationalfonds (SNF) ein neues Tool, das aktuelle Abflussdaten und Wettermessungen übersichtlich auf einer elektronischen Karte zusammenfasst.

Überwachung von Hochwassern - Online-Tool

Wenn Flüsse, wie nach den Starkniederschlägen Anfang August 2007, viel Wasser mit sich führen und über die Ufer treten, ist es für die zuständigen Einsatzkräfte nicht immer einfach, den Überblick über die Situation zu behalten. Eine besondere Herausforderung dabei ist, alle relevanten hydrologischen und meteorologischen Informationen im Auge zu behalten. Genau diese Daten jedoch sind entscheidend, denn sie geben den Verantwortlichen Anhaltspunkte, wie sich die Lage in den kommenden Stunden entwickeln wird.

Heute bleibt den Leitern der Krisenstäbe nicht viel anderes übrig, als die Informationen von ganz unterschiedlichen Quellen selbst zusammenzutragen. Das soll sich nun ändern: Christophe Lienert und Lorenz Hurni vom Institut für Kartografie der ETH Zürich entwickeln gegenwärtig zusammen mit Rolf Weingartner vom Geographischen Institut der Universität Bern im Rahmen eines vom Schweizerischen Nationalfonds finanzierten Projekts ein neues Online-Tool, das den Benutzern die entsprechenden Daten in Übersichtlicher Form präsentiert. Der Betrachter sieht dabei auf einer von ihm zusammengestellten elektronischen Karte alle Informationen, die für ihn relevant sind. Die dargestellten Daten werden laufend automatisch aktualisiert und aufbereitet.

Automatische Klassifikation

Basis des neuen Werkzeugs ist eine Datenbank, die kontinuierlich mit neuen Messdaten von externen Quellen gefüttert wird. Berücksichtigt werden beispielsweise Daten, welche die automatischen Wetterstationen von MeteoSchweiz liefern, Abflussmessungen von Flüssen, welche das Bundesamt für Umwelt zur Verfügung stellt, aber auch Radardaten mit Informationen über die aktuellen Niederschläge. Dazu kommen je nach Gebiet lokale Daten von kantonalen Stellen.

Der Nutzer ruft über seinen Browser die entsprechenden Informationen aus dieser Datenbank ab und stellt sie gemäss seinen Bedürfnissen zusammen. Dabei werden auf dem Bildschirm nicht einfach nur Messwerte angezeigt, sondern das System ordnet die Daten ein und stellt sie in verschiedenen Formen zur Verfügung. Die Messwerte werden klassifiziert und mit entsprechenden Farben auf der Karte codiert. Damit werden kritische Entwicklungen auf einen Blick sichtbar gemacht.

Mit dem Tool beschreiten die Forschenden neue Wege in der Kartografie. Die Darstellung von Informationen auf einer Karte folgte bisher einem klar definierten Schema. Dazu gehört insbesondere auch die manuelle Überwachung durch einen Fachmann. Eine kartografische Darstellung in Echtzeit, wie sie das neue Werkzeug nun bietet, erfordert jedoch einen anderen Ansatz. Das System muss in der Lage sein, Informationen automatisch zu verarbeiten. Insbesondere muss es auch fehlerhafte Daten erkennen. Gerade bei Extremereignissen ist dies keine einfache Aufgabe. Wenn nach starken Niederschlägen die Abflussmengen der Flüsse innert kurzer Zeit in die Höhe schnellen, muss das System fähig sein, die Darstellungsweise laufend den neuen Entwicklungen anzupassen.

Lernen aus der Vergangenheit

Mit der neuen Plattform können sich die Zuständigen aber nicht nur einen Blick über die aktuelle Lage verschaffen. Neben dem so genannten "Monitoring" bietet das Tool nämlich auch ein "Retracing" als Option an, das die Entwicklung der letzten Stunden in einer animierten Abfolge nachzeichnet. Die Verantwortlichen können so beispielsweise verfolgen, wie sich eine Flutwelle flussabwärts bewegt. Dies gibt ihnen einen Eindruck von der Dynamik des Geschehens. Vorgesehen ist auch, dass die aktuellen Messwerte mit historischen Daten verglichen werden können. Das so genannte "Comparing" als drittes Element wird es ermöglichen, die aktuelle Lage in einen grösseren zeitlichen Rahmen einzuordnen. Das Instrument hilft also den Verantwortlichen, im Krisenmoment selbst aus der Vergangenheit zu lernen.

In einem ersten Schritt konzentrieren sich die Forschenden auf das Einzugsgebiet der Thur. Die Wahl erfolgte nicht zufällig: Das Gebiet ist gut dokumentiert und weist auch die nötige kritische Grösse auf, die den Einsatz eines solchen Instruments rechtfertigt. Und nicht zuletzt sorgt die Thur immer wieder mit Überschwemmungen für unliebsame Schlagzeilen - so wie auch im August 2007.

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Information im Internet

Kartografische Darstellung der hydrologischen Situation entlang der Thur am 17. Juli 2008. Die Quadrate zeigen die Abflusswerte an den Messstationen der Kantone und des Bundes. Die Werte werden interpoliert und als breitenproportionales blaues Band entlang des Flusses angezeigt. Auf den Diagrammen sind Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Temperatur und Niederschläge aufgeführt. Auf der linken Seite der Karte können diese Informationen - je nach Bedürfnis des Benutzers - detaillierter angezeigt werden.
© Lorenz Hurni/SNF

Quelle: Schweizerischen Nationalfonds (SNF), Juli 2008

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Überflutungskarten liefern Hinweise über mögliche Hochwassergefährdung

Das Bundesamt für Umwelt BAFU hat gemeinsam mit Swiss Re schweizweite Überflutungskarten erstellt. Damit besteht eine weitere Möglichkeit, um Gebiete erkennen zu können, die durch Hochwasser gefährdet sind.

Das Bundesamt für Umwelt BAFU hat bereits verschiedene Übersichten erarbeiten lassen, um die Gefährdungen durch Naturgefahren erkennen zu können. Grundlage dafür bilden geografische Informationsdaten sowie Modellrechnungen. So zeigen etwa die Permafrost-Karten die potenzielle Permafrost-Verbreitung.

Das lässt Rückschlüsse auf mögliche Gefährdungen durch Steinschlag und Rutschungen zu.

Ein weiteres Instrument zur generellen Gefahrenbeurteilung sind die neuen Überflutungskarten, die im Rahmen des Projekts Aquaprotect entstanden sind. Aufgrund verschiedener Parameter wurde modellhaft berechnet, wo die möglichen Überflutungszonen sind für Hochwasserereignisse, die statistisch gesehen alle 50, 100, 250 und 500 Jahre eintreten. Bestehende Schutzbauten wurden dabei nicht berücksichtigt. Damit widerspiegeln die Zonen potentielle Überschwemmungsflächen, falls vorhandene Schutzbauten versagen sollten.

Ziele der Überflutungskarten

Die Überflutungskarten erfüllen mehrere Ziele:

Zum ersten Mal liegt eine schweizweite Übersicht zur potenziellen Gefährdung durch Hochwasser vor, berechnet nach einer einheitlichen Methode.

Dies ermöglicht die Erkennung von möglichen Klumpenrisiken in Bezug auf die Hochwassergefährdung ...

und somit auch die Abschätzung des betroffenen Schadenpotenzials.

Die Kantone sind zurzeit daran, Gefahrenkarten für alle Naturgefahrenprozesse zu erarbeiten (Hochwasser, Lawinen, Rutschungen, Steinschlag). Diese zeigen die durch Hochwasser gefährdeten Gebiete präziser als die neuen Überflutungskarten. Sie können deshalb nicht durch die Überflutungskarten ersetzt werden. Wo bis jetzt aber noch keine Gefahrenkarten vorliegen, können die Überflutungskarten Hinweise auf mögliche Gefährdungen liefern.

Die Überflutungskarten wurden 2008 im Auftrag des BAFU durch die Swiss Re erstellt. Die Firma Intermap hat das Projekt zusätzlich unterstützt. Das Projekt Aquaprotect ist ein gutes Beispiel für Public Private Partnership, weil Fachexperten der Swiss Re in Zürich, der Firma Intermap in München und das BAFU eng zusammengearbeitet haben.

Quelle: Bundesamt für Umwelt BAFU, Schweiz, Dezember 2008