JLU koordiniert EU-Projekt zur Früherkennung von Extremwetterereignissen
Um den Mittelmeerraum und Europa besser vor Naturkatastrophen und Extremwetter zu schützen, fördert die Europäische Union im Rahmen eines von der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) koordinierten Forschungsprojekts die Entwicklung eines Frühwarnsystems. Die JLU-Klimatologin Dr. Elena Xoplaki und Prof. Dr. Jürg Luterbacher forschen im Rahmen des Horizon-Europe-Projekts MedEWSa (Mediterranean and Pan-European Forecast and Early Warning System against Natural Hazards) an der frühzeitigen Erkennung von Extremwetter, Hitzewellen, Dürren, Überschwemmungen, Erdrutschen und Waldbränden, um rechtzeitig Maßnahmen ergreifen zu können.
Laut Copernicus-Klimawandeldienst der Europäischen Kommission war der Juni 2024 der wärmste Juni seit Beginn der Aufzeichnungen und der 13. Monat in Folge mit einem monatlichen Temperaturrekord. Sowohl im vergangenen Jahr als auch im Jahr 2024 haben intensive und langanhaltende Hitzewellen, Trockenheit und großflächige Waldbrände erhebliche Schäden angerichtet. Im Juli 2023 riefen die lokalen Behörden in 16 italienischen Städten eine Hitzewarnung der Stufe Rot aus. Auf den Inseln Sizilien und Sardinien wurden Höchsttemperaturen von 49 Grad Celsius gemessen, ein neuer Rekord. Zudem gab es 2023 mehrere große Überschwemmungen und lokale Sturzfluten, wie zum Beispiel in Griechenland, Libyen, Bulgarien und der Türkei. Im Juni 2024 führte das verheerende Hochwasser in Deutschland zu mehreren Todesopfern und erheblichen wirtschaftlichen Schäden.
Diese Ereignisse zeigen, dass insbesondere die europäischen und afrikanischen Länder des Mittelmeerraums Naturgefahren und extremen Wetterereignissen besonders ausgesetzt sind. Um die Widerstandsfähigkeit (Resilienz) zu verbessern und die Auswirkungen solcher Gefahren abzumildern, müssen Maßnahmen über regionale Grenzen hinweg koordiniert werden. Das Projekt MedEWSa (2023-2026), das von Horizon Europe mit fünf Millionen Euro gefördert wird, entwickelt ein vernetztes Frühwarnsystem für vielfältige natürliche Gefahren, das Ersthelfer unterstützt und eine fundierte Entscheidungsfindung erleichtert. Damit leistet es einen direkten Beitrag zu den nachhaltigen Entwicklungszielen der Vereinten Nationen und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit und das Wachstum der Europäischen Union.
Im Jahr 2022 initiierte der Generalsekretär der Vereinten Nationen, António Guterres, eine globale Anstrengung, um bis Ende 2027 alle Menschen auf der Erde mit Frühwarnsystemen (EW4ALL) vor Wetterextremen zu schützen. Das MedEWSa-Projekt unterstreicht die Bedeutung der Forschung und der Zusammenarbeit verschiedener Interessengruppen bei der Verbesserung der Frühwarnsysteme in Europa und im Mittelmeerraum. Es zielt darauf ab, Zusammenarbeit, Forschung, Innovation und die Verbreitung von Wissen und Technologien zur Unterstützung der EU-Politik bei der Bewältigung globaler Herausforderungen zu fördern.
Das Horizon-Projekt will ein vernetztes Frühwarnsystem bereitstellen, das sich über den Mittelmeerraum und die angrenzenden Länder erstreckt. Es baut auf bestehenden regionalen und nationalen Infrastrukturen auf, füllt Lücken, nutzt innovative Technologien (inklusive Künstlicher Intelligenz/Maschinelles Lernen) und entwickelt darauf basierend neue Produkte und Anwendungsmöglichkeiten. Besonderes Augenmerk wird auf aktuelle und neu entstehende Hotspots für Extremereignisse, gefährdete Gebiete und gefährdete Gemeinschaften gelegt. Im Mittelpunkt von MedEWSa steht eine Reihe sorgfältig ausgewählter Paare von Pilotstandorten in Europa und Afrika. Auf diese Weise sollen Diskrepanzen aufgedeckt, die Zusammenarbeit gefördert und die Übertragbarkeit der MedEWSa-Tools demonstriert werden. Zudem entwickelt MedEWSa auch innovative Finanzlösungen durch Risikotransfer auf die Kapitalmärkte.
Zu dem Konsortium des von der JLU und ihrem Zentrum für internationale Entwicklungs- und Umweltforschung (ZEU) koordinierten Projekts gehören unter anderem die Weltorganisation für Meteorologie, ECWMF, Forschungsorganisationen, nationale Wetterdienste, lokale und nationale Regierungen, Unternehmen, Rotes Kreuz und viele andere Einrichtungen.
https://idw-online.de/de/news836921

508 Jahre ist es alt, das bayerische Reinheitsgebot. Es dient seit Jahrhunderten als Garant für Qualität und Reinheit des Bieres. Ein Wort kommt darin aber sicherlich nicht vor – Abwasser. Doch genau darum geht es in dem Forschungsprojekt der Technischen Universität München und dem amerikanischen Unternehmen Xylem. In der Forschungsbrauerei Weihenstephan ist dafür aus gereinigten Abwasser ein Bier hergestellt worden. Mit ‚Reuse Brew‘ soll unter anderem den Herausforderungen durch den Klimawandel begegnet werden. Wir begleiten das Wasser von der Kläranlage bis zum Brauprozess und machen am Ende natürlich auch den Geschmackstest.

https://www.cee.ed.tum.de/sww/startseite/news-single-view-sww/article/bier-aus-recyceltem-abwasser-kann-das-schmecken/
https://www.muenchen.tv/mediathek/video/bier-aus-recyceltem-abwasser-kann-das-schmecken-2/

Die Verknüpfung verschiedener Vorhersagemodelle macht es möglich, die Auswirkungen von Überschwemmungen präziser vorherzusagen
Extremereignisse wie beispielsweise Hochwasser werden durch den Klimawandel häufiger. Dies verstärkt die Notwendigkeit, Methoden zur genaueren und schnelleren Hochwasservorhersage zu entwickeln, um die Bevölkerung künftig besser zu schützen. Ein Forschungsteam des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) hat in der Zeitschrift Nature Communications ein Hochwasservorhersagesystem vorgestellt, das rechtzeitig nicht nur Wasserstände an Pegeln, sondern auch dynamische hochaufgelöste Überflutungskarten bereitstellt. Den Forschern gelang es, verschiedene Vorhersagemodelle so zu verknüpfen, dass die Folgen einer Überschwemmung präzise bis auf das Niveau einzelner Gebäude prognostiziert werden können.

In der räumlichen und zeitlichen Vorhersage von Hochwasserereignissen hat es in den vergangenen Jahren große Fortschritte gegeben. So ist es derzeit möglich, Hochwasserstände an einzelnen Pegeln vorherzusagen. Welche Auswirkungen Überschwemmungen für Städte und Gemeinden vor allem für die Menschen im Unterlauf von Flüssen haben können, konnte bisher allerdings nur grob oder sogar fehlerhaft abgeschätzt werden. Diese Präzision ist jedoch entscheidend, weil die betroffene Bevölkerung möglichst schnell vorab informiert werden muss, um gegebenenfalls Evakuierungsmaßnahmen einzuleiten. „Was es bräuchte, ist ein mit dem neuesten Stand der Technik ausgestattetes Hochwasserfrühwarnsystem, das hochauflösend rechtzeitig Überschwemmungsvorhersagen liefert und angibt, welche Auswirkungen das Hochwasser auf einzelne Gebäude hat“, sagt UFZ-Modellierer Prof. Luis Samaniego, Letztautor des Artikels. Dies würde die Grundlage für das Krisenmanagement entscheidend verbessern.

Für das neue Hochwasservorhersagesystem kombinierten die Forscher der beiden Helmholtz-Zentren in einem ersten Schritt die Niederschlagsvorhersagen des Deutschen Wetterdienstes (NWP limited area ensemble prediction system) mit dem am UFZ entwickelten hydrologischen Modellsystem mHM (mesoscale hydrologic model). Dieses Modell liefert nicht nur Informationen zum Wasserabfluss, sondern auch zum zeitlichen Verlauf der Bodenfeuchte – einer der entscheidenden Faktoren für die Entwicklung von Hochwasser. Anhand der vorliegenden Daten zur Hochwasserkatastrophe im Ahrtal im Juli 2021 gelang es ihnen im Nachgang, anhand eines Ensembles von 20 Vorhersagenmodellen die Höhe der Flutwelle für den Pegel Altenahr stündlich zu prognostizieren. Zudem konnten sie die Wahrscheinlichkeit berechnen, ob ein 50- und ein 100-jährliches Hochwasser eintreten. Die Modellierung ergab, dass 47 Stunden und damit fast zwei Tage vor dem Eintreffen der Flutwelle im Ahrtal 15 Prozent der Modelle ein 100-jährliches Hochwasser prognostiziert hätten. Je näher das Ereignis kam, umso wahrscheinlicher wurde, dass die zu dem Zeitpunkt festgelegte Jahrhundertmarke tatsächlich überschritten wird: So sagten 75 Prozent aller Modelle 17 Stunden vor der Flutwelle das Jahrhunderthochwasser voraus, sieben Stunden davor waren es schließlich 100 Prozent. „Wenn 75 Prozent der Vorhersagen in einem Ensemble ein Jahrhunderthochwasser anzeigen, ist es sehr wahrscheinlich, dass es eintritt“, sagt der UFZ-Modellierer Dr. Husain Najafi, Erstautor der Studie.

Im zweiten Schritt verknüpften die Helmholtz-Forscher das hydrologische Modellsystem mHM mit dem hydrodynamischen Hochwassermodell RIM2D, das das GFZ Potsdam entwickelt hat. RIM2D simuliert in sehr kurzer Zeit die Ausbreitung von Überflutungsflächen und die dynamische Entwicklung von Überflutungstiefen. Erst dieses Modell mit einer räumlichen Auflösung von 10 Meter x 10 Meter macht es möglich, stündlich vorherzusagen, bis zu welcher Höhe das Wasser Flächen überflutet – und damit, in welcher Ortschaft welche Gebäude, Straßen, Eisenbahnstrecken, Krankenhäuser oder sonstige kritische Infrastrukturen wie stark vom Hochwasser betroffen sind. „Zuständige Behörden und Bevölkerung haben so nicht nur Informationen über einen möglichen Pegelstand 30 Kilometer am Flussoberlauf vorliegen, sondern auch eine detaillierte Überflutungskarte, die zeigt, welche Auswirkungen das Hochwasser hat. So könnten sie beispielsweise wissen, wo und welche Personen in Gefahr sein könnten oder wer evakuiert werden muss“, sagt der Hydrologe Dr. Sergiy Vorogushyn vom GFZ.

Für die Rekonstruktion des extremen Hochwasserereignisses im Ahrtal hat das kombinierte Vorhersagemodell des UFZ und des GFZ den ersten Test bestanden. Ab dem Sommer wird die automatisierte Modellkette im Rahmen der Helmholtz-Klima-Initiative in einer weiteren Testphase in zwei weiteren Einzugsgebieten an der Fils und an der Murr in Baden-Württemberg in Echtzeit erprobt. Besteht das Modellsystem auch diese Phase, wäre es aus Sicht der Wissenschaftler für Regionen mit einer erhöhten Hochwassergefahr insbesondere als Folge von Sturzfluten anwendbar. Damit könnte es bestehende Hochwasserfrühwarnsysteme entscheidend ergänzen und den inhaltlichen Horizont der Vorhersagen um die Auswirkungen durch das Hochwasser erweitern. Dies könnte Personen- und Sachschäden künftig erheblich reduzieren.
https://www.ufz.de/index.php?de=36336&webc_pm=18/2024

Am 2. Juni 2024 veranstaltete die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) anlässlich ihres 75-jährigen Jubiläums einen Tag der offenen Tür. Ca. 1.500 Gäste jeden Alters informierten sich zwischen 11 und 18 Uhr vor Ort und aus erster Hand bei den BfG-Expertinnen und -Experten zu Themen wie Klimawandel, Spurenstoffe in Gewässern und Biodiversität. Egal ob Drohne, Wasserfahrzeuge, Pflanzenarten, Wassertiere oder Wasserproben und Sedimente – für Klein und Groß gab es etwas Neues zu lernen und zu entdecken.

Wissenschaft erklärt, verständlich und kreativ für Groß und Klein
„Es ist beeindruckend, wie viele Menschen uns an diesem Tag besucht haben und wir sind überwältigt vom großen Interesse an den vielfältigen Arbeitsbereichen der BfG.“, so Dr. Birgit Esser, Präsidentin der BfG, über den besucherreichen Abschluss der Jubiläums-Aktivitäten zum 75-Jahre-Jubiläum der BfG. „Im Fokus der Veranstaltung stand für uns, wissenschaftlich komplexe Zusammenhänge verständlich zu machen – und zwar anhand konkreter Themen, an denen wir forschen und zu denen wir beraten.“ Und das Rezept ging aus Sicht der BfG auf, was sich zum einen an der hohen Verweildauer der Besucherinnen und Besucher und zum anderen aus den vielen Gesprächen vor Ort ableiten lässt. Das reichhaltige Mitmach-Angebot für alle Altersklassen leistete ebenso einen Beitrag. „Nicht zuletzt die Freude und Begeisterung der BfG-Kolleginnen und Kollegen selbst ist ausschlaggebend, um andere für die Themen rund um die Bundeswasserstraßen zu begeistern.“, ergänzt Dr. Sebastian Kofalk, Referatsleiter des für die Veranstaltungsorganisation verantwortlichen Teams.

So laut wie ein Frosch – oder ein Löwe?
Gewässer eintauchen. An der Station „Schallmessung“ zum Beispiel staunten die Besucherinnen und Besucher nicht schlecht: Einzelne Kinder bewiesen, dass sie so laut wie ein Löwe brüllen können. An anderer Stelle versuchten Kinder, Steine zu verstecken. Da sie diese zuvor durch Berührung „zum Leuchten“ gebracht hatten, konnten die Steine mit Live-Temperaturmessungen entdeckt werden. Normalerweise unterwegs im Auftrag für die Bundeswasserstraßen, ergaben sich so ganz neue Einsatzgebiete für die BfG-Drohne, deren Wärme-Sensoren an diesem Tag einen neuen Einsatzzweck erhielten. Weiter ging es mit vielen Pflanzen zum Anfassen, Riechen, Meiden und Bestaunen an der Station „Botanischer Streichelzoo“. Durch die Vielfalt der Pflanzen verstanden die Besuchenden den Unterschied von heimischen und zugezogenen Pflanzen, sogenannten Neophyten, die bei der Unterhaltung und Pflege der Bundesstraßen wichtig sind.

Auch die unterschiedliche Wasserspeicherkapazität von Auwald-, Wiesen- und Ackerboden konnten die Kinder durch das Eintauchen verschiedener Schwämme nachempfinden. Kreativ ging es auch an der Station zu den Algen zu. Durch das Mikroskop zeigten sich unterschiedlichste geometrische Formen, die nur in dieser vergrößerten Ansicht sichtbar sind. Nicht nur junge Gäste staunten über die Formen und Farben – und die andere Perspektive beim Einsatz eines Mikroskops. Und dass der Rhein die Region prägt und die Menschen beschäftigt, wurde in der Expertensprechstunde „Klimawandel“, deutlich. Wie verändert sich der Rhein, wenn die Gletscher abschmelzen? Sind Niedrigwasser normal oder außergewöhnlich und wie geht es weiter? Viele Bürgerinnen und Bürger schätzten diese lockere Gesprächsrunde beim Tag der offenen Tür. Und wer sich die Frage stellte, wie man Mitarbeiterin oder Mitarbeiter in der BfG werden kann, erhielt vor Ort bei den Auszubildenden oder den Personalexperten/-innen selbst die Antworten.

Ergänzend zu den Stationen fanden mehr als 30 Führungen durch die BfG-Gebäude und einige Labore statt. So erhielten insgesamt ca. 350 Personen einen detaillierteren Blick hinter die Kulissen der Ressortforschungseinrichtung, die zum Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV) gehört. Die Laborführungen, zum Teil als kreatives Mitmach-EscapeLab konzipiert, waren schnell ausgebucht. Im EscapeLab galt es, die Ursache für die Erkrankung eines Fisches zu erforschen. Die Besucher/-innen wurden mit Kittel und Schutzbrillen selbst im Labor tätig, um das Rätsel zu lösen.

Gewässerkunde und Wasserwirtschaft in Koblenz studieren
Gemeinsam mit Universität Koblenz und Hochschule Koblenz wurden auch die kooperativen Studiengänge für den Bachelor und Master of Science Gewässerkunde und Wasserwirtschaft vorgestellt. „Das Interesse am Studienangebot war hoch und eine Präsentation im Zusammenhang mit den Arbeitsbereichen der BfG gab uns einen anschaulichen Rahmen.“, so Prof. Dr. Lothar Kirschbauer von der Hochschule Koblenz, dem auch Dr. Jan Fleischhauer von der Universität Koblenz zustimmt.

An insgesamt 17 Ständen präsentierte das BfG-Team weitere Themen. Die Website der BfG bietet hierzu ein umfassendes Informationsangebot. Auch viele der am Tag der offenen Tür gezeigten wissenschaftlichen Poster stehen auf der Website im Bereich „informiert“ zum Download bereit.

Sie haben Fragen zu den Inhalten der Infothek oder suchen Kontakt zu den Expertinnen und Experten der BfG? Für eine Kontaktaufnahme nutzen Sie bitte die Kontaktdaten der BfG-Pressestelle. Entsprechend Ihrer individuellen Frage vermittelt Ihnen die Pressestelle bei Bedarf einen Kontakt zu BfG-Expertinnen und -Experten.
https://idw-online.de/de/news834763

Weitere Informationen:
https://www.bafg.de/DE/Service/Presse/_doc/2024/240605_Tag-der-offenen-Tuer_Nach…

Außergewöhnlich lang anhaltender und starker Regen führte großflächig zu Überschwemmungen
Ein regenreicher Mai und Rekordniederschläge zum Monatsende führten in Deutschland zu großflächigen Überschwemmungen. Innerhalb von 48 Stunden fielen im Süden und Westen Bayerns sowie im Osten Baden-Württembergs Regenmengen von mehr als 100 Litern pro Quadratmeter, binnen 120 Stunden kamen nicht selten mehr als 200 Liter pro Quadratmeter zusammen. Durch das folgende Hochwasser kamen sechs Menschen ums Leben (Stand 06.06.2024) und es entstanden hohe Sachschäden.
Während das Hochwasser noch im Gange war, haben Forschende des Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology (CEDIM) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine historische Einordnung des Ereignisses vorgenommen und Regionen nach dem Grad der zu erwartenden Schäden klassifiziert.

„Das Besondere an diesem Niederschlagsereignis war, dass über einen relativ langen Zeitraum und eine große räumliche Ausdehnung viel Niederschlag gefallen ist“, sagt Professor Michael Kunz, wissenschaftlicher Sprecher des CEDIM und Co-Autor der Studie. „Wenn wir die Niederschläge lokal betrachten, konnten wir solche Ereignisse in Deutschland in den letzten 60 Jahren durchaus schon häufiger beobachten. Betrachtet man aber die Niederschlagssummen über einem größeren Gebiet, beispielsweise von rund 35 000 Quadratkilometern, was der Fläche Baden-Württembergs entspricht, dann waren die Niederschlagsmengen durchaus außergewöhnlich.“ Von Oberschwaben bis zum Donaumoos entsprächen diese einem Ereignis, das statistisch seltener als einmal in hundert Jahren vorkomme.

Vor allem die Ausdehnung unterscheide das Ereignis von der Hochwasserkatastrophe im Ahrtal im Juli 2021, so Kunz: „Damals fiel der Regen in kürzerer Zeit und über einem deutlich kleineren Gebiet mit sehr steilen Hängen, an denen das Wasser schnell in das Tal floss. Die großräumigen Niederschlagssummen im Mai/Juni 2024 überstiegen die vom Juli 2021 dagegen deutlich.“

Neben einer hydrologischen Einordnung des Hochwassers geben die Forschenden des CEDIM in ihrem Bericht auch eine erste Einschätzung des zu erwartenden Schadensausmaßes in den beiden am stärksten betroffenen Bundesländern: „Insbesondere die Region Günzburg und das Gebiet darum in Bayern hat es besonders erwischt“, so Dr. James Daniell vom CEDIM, ebenfalls Co-Autor der Studie. „Aber letztendlich ist in allen Landkreisen, in denen auch der Katastrophenfall ausgerufen wurde, mit meist hohen Schäden zu rechnen.“

Über das Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology (CEDIM)
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des CEDIM, einer interdisziplinären Einrichtung des KIT, forschen zu Katastrophen, Risiken und Sicherheit. Das Ziel ist es, natürliche und menschengemachte Risiken in einer sich rasch verändernden, von Bevölkerungswachstum, Urbanisierung und Klimawandel geprägten Welt genauer zu verstehen, früher zu erkennen und besser zu bewältigen.

Weitere Informationen:
https://www.cedim.kit.edu/download/FDA_Hochwasser2024_SD_final.pdf

Bitte wenden Sie sich an Sandra Wiebe, E-Mail: sandra.wiebe@kit.edu , Tel.: 0721 608-41172.
Im Portal Expertinnen und Experten des KIT finden Sie weitere Ansprechpersonen aus der Wissenschaft.
https://www.sts.kit.edu/expertinnen-und-experten-des-kit.php