Neues Schnee-Monitoring reduziert Hochwasser-Risiko

AFP

Dank neuer Monitoring-Techniken, welche die Hochwasser-Prognosen verbessern, ist die Schweiz nun weniger anfällig für Überschwemmungskatastrophen, wie sie in den letzten Jahren öfters eingetreten sind.

“Wir können jetzt die aktuelle Situation mit jener früherer Jahre vergleichen und den Hochwasser-Prognostikern mitteilen, wenn sich in den Bergen signifikant höhere Schneemengen angesammelt haben, die in den folgenden Tagen schmelzen werden”, sagt Forscher Tobias Jonas.

Jonas ist Hydrologe an der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) in Davos, die sich für seine innovativen Arbeiten im Gelände über die Landesgrenzen hinaus einen Namen gemacht hat.

Diese Untersuchungen sind wichtig für ein Land, das zur Hälfte auf einer Höhe von über 1000 Metern und zu einem Viertel über 2000 Metern über Meer liegt, und ein Drittel der Niederschläge in Form von Schnee fällt.

Wenn die Schneeschmelze einsetzt, kann es zu Überflutungen kommen. Im Mai 1999 fielen starke Regenfälle mit einer intensiven Schmelzperiode zusammen, was gewaltige Hochwasser und Schäden von insgesamt 580 Millionen Franken verursachte.

Die Katastrophe erhöhte das allgemeine Interesse für Schnee-Hydrologie und führte dazu, dass das Monitoring für Schnee- und Wasser-Ressourcen ins nationale System für Hochwasser-Vorhersagen integriert wurde.

Die Beobachtung der Schneeverteilung ist entscheidend für die Vorhersage des Abflusses des Oberflächenwassers – jenes Wassers, das über gesättigten Boden fliesst und deshalb nicht absorbiert werden kann.

Verbessertes Monitoring

Das Schmelzwasser, die Hydrologen bezeichnen es als “Schnee-Wasser-Äquivalent” (SWE), liess sich bis vor kurzem fast nicht quantifizieren.

Es gibt in der Schweiz nur rund 40 Monitoring-Stationen, die SWE-Daten erfassen, und die Messungen werden ziemlich selten durchgeführt, weil sie zeitaufwendig sind. Die Wissenschaftler müssen bis auf den Grund hinunter tiefe Löcher in den Schnee graben, um dem Eis Bohrkerne zu entnehmen, deren Gewicht sie messen wollen.

Der Wendepunkt war 2008, als die WSL angefragt wurde, abzuschätzen, wie viel Schmelzwasser zu erwarten sei. Anhand dieser Schätzungen hoffte man voraussagen zu können, ob Massnahmen erforderlich würden, weil gewisse Seen und Flüsse über die Ufer zu steigen drohten.

Weil ihm die verfügbaren SWE-Messungen nicht genügten, suchte Jonas nach präziseren Methoden. Aufgrund bisheriger SWE-Daten, die er in Verbindung mit aktuellen Schneetiefen-Messungen verwendete, entwickelte er ein Model für die Messung der Schneedichte. Die aktuellen Daten werden von Beobachtern in 200 verschiedenen Schneestationen geliefert, und weitere 135 automatische Monitoren erheben alle 30 Minuten neue Zahlen.

Unterstützung der Hochwasser-Prognostiker

Diese neue Technik des Kombinierens von aktuellen Messungen mit Modellen ermöglicht es dem WSL, täglich Karten zu erstellen, die an 350 verschiedenen Stationen in der Schweiz zeigen, wie viel Wasser der Schnee hergeben wird. Diese schneehydrologischen Bulletins werden an die Hochwasser-Prognostiker verschickt.

Dank dieser Informationen konnten im Winter 2011 in Zürich Überschwemmungen vermieden werden. Die Wassermenge im See konnte, gestützt auf Voraussagen über das zu erwartende Schmelzwasser, besser reguliert werden, so dass der Wasserspiegel weniger stark anstieg, als es in früheren Jahren der Fall war.

Die Wasserressourcen der Schweiz befinden sich in einem permanenten Fluss. Das Institut muss dieser Entwicklung laufend Rechnung tragen. An einer 2012 publizierten Studie des Bundesamts für Umwelt über den Einfluss des Klimawandels auf den Wasserhaushalt der Schweiz bis ins Jahr 2100 war auch das WSL beteiligt.

Die CCHydro genannte Studie hat ergeben, dass die infolge höherer Temperaturen steigende Schneefallgrenze dazu führt, dass sich die Wasserreserven in den Alpen stark reduzieren werden. Die Experten sagen voraus, dass es im Sommer trockener, im Winter feuchter wird und Trocken- sowie Hochwasserperioden sich häufen werden.

Mit Naturkatastrophen umgehen

Die wichtigste Behörde für Katastrophen-Prävention ist das Bundesamt für Umwelt. Das Amt erlässt Empfehlungen bei Katastrophen im Zusammenhang mit Schnee- und Erdrutschen, Überschwemmungen und Erdbeben. Es hat auch den Auftrag, Katastrophen-Karten zu erstellen.

Das Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie (MeteoSchweiz) spielt im Rahmen von Vorhersagen und Klimabeobachtungen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Verminderung von Katastrophen-Risiken.

Das Bundesamt für Zivilschutz plant und koordiniert Notfall-Massnahmen, die im Fall von Katastrophen oder Terroranschlägen zu ergreifen sind.

Dürren bekämpfen

Das WSL verwendet seine Erkenntnisse aus den Hochwasser-Studien auch für Verbesserungen bei der Vorhersage von Trockenperioden. Es ist an einem Forschungsprojekt namens Drought.ch beteiligt, das Teil eines Nationalen Forschungsprogramms (NRP 61) zur Entwicklung von Methoden eines nachhaltigen Wassermanagements ist, insbesondere während Phasen der Knappheit.

Ziel von Drought.ch ist es, die Modelle, die Beobachtungen und die Vorhersagen von Dürren in der Schweiz zu verbessern und ein Frühwarnsystem zu entwickeln, das die Arbeit der Behörden beim Management des Wasserhaushalts in verschiedenen Bereichen unterstützen soll.

Durch die Verwendung von Modellen in Kombination mit täglich erhobenen Messdaten hat das Forschungsteam bereits einen grossen Schritt getan. Dürre-Prognosen, die früher nur wenige Tage vor dem Auftreten gemacht werden konnten, liegen heute 10 bis 30 Tage vor dem vorausgesagten Ereignis vor.

Die Forscher erheben aktuelle Messdaten der Schneedecke, der Niederschläge und des Wassergehalts des Bodens unterhalb der Schneefallgrenze. Computermodelle simulieren – gestützt auf diese Zahlen und auf historische Daten – die Bedingungen für die kommenden Tage.

“Moderne wissenschaftliche Produkte wie dieses ermöglichen es den Wassermanagern, Informationen zu visualisieren und zu interpretieren, die früher nicht erhältlich waren”, sagt Massimiliano Zappa, Gruppenleiter der Forschungseinheit Gebirgshydrologie am WSL.

Wenn eine Dürreperiode wahrscheinlich wird, können die Behörden ein Verbot oder andere Restriktionen für die Wasserentnahme aus Bächen, Flüssen und Seen erlassen. Flusswasser kann von anderswo hergeleitet werden, um Vegetationsgebiete zu versorgen.

(Übertragung aus dem Englischen: Peter Siegenthaler)