Neue Herausforderungen für den Hochwasserschutz

Der Klimawandel verändert Europas Wasserhaushalt deutlich. Doch wie groß die Gefahr durch Hochwasser tatsächlich wird, lässt sich nicht allein an den Niederschlagsmengen ablesen. Eine neue Leipziger Studie zum Sturm Boris zeigt, dass die Flutwellen deutlich stärker auf die Erderwärmung reagierten als der Regen selbst. Die Ergebnisse werden weitreichende Konsequenzen für den künftigen Hochwasserschutz haben.

Während des Sturms Boris, der im September 2024 weite Teile Mittel- und Osteuropas unter Wasser setzte, fielen infolge des menschengemachten Klimawandels schätzungsweise sechs bis neun Prozent mehr Niederschläge als gewöhnlich. Die Hochwasserspitzen lagen dadurch jedoch im Durchschnitt um 14 bis 22 Prozent höher. Ohne den zusätzlichen Einfluss der Erderwärmung wären die Fluten also erheblich schwächer ausgefallen. Zu diesem Ergebnis kommt eine heute veröffentlichte Studie unter Leitung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig. Sie liefert einen wichtigen Hinweis darauf, warum sich die Folgen des Klimawandels für Hochwasser bislang nur unvollständig erfassen ließen. Wer lediglich misst, wie stark es regnet, so die Wissenschaftler, schätzt oft falsch ein, was sich anschließend in den Flüssen abspielt.

Die Speicherkapazität des Bodens ist begrenzt

Die Untersuchung geht der Frage nach, warum ein vergleichsweise moderater Anstieg der Regenmenge zu einem deutlich stärkeren Hochwasser führt. Ein wesentlicher Grund ist, dass Böden Wasser aufnehmen und für eine gewisse Zeit speichern können. Wie viel sie zurückhalten, hängt unter anderem von ihrer Beschaffenheit, ihrer Feuchtigkeit und der Intensität des Regens ab. Zu Beginn eines Starkregenereignisses versickert ein Teil des Wassers – doch dieser natürliche Puffer hat Grenzen.

„Der Boden kann zunächst einen Teil eines Starkregenereignisses abfangen“, erklärt Peter Miersch, Erstautor der Studie und Wissenschaftler am UFZ. „Aber irgendwann ist er voll, und dann gelangt jeder zusätzliche Millimeter Wasser direkt in den Fluss.“

Von diesem Moment an, so Miersch weiter, verändert sich die Wirkung des Regens. Was zunächst noch im Boden versickern konnte, fließt nun zunehmend oberirdisch ab. Bäche schwellen an, Zuflüsse speisen die Flüsse, und der Wasserstand steigt mitunter innerhalb kürzer Zeit dramatisch. Diesen Effekt konnten die Forschenden für Sturm Boris nun wissenschaftlich nachweisen. Dazu kombinierten sie Klimasimulationen mit zwei unterschiedlichen hydrologischen Modellen, um zu berechnen, wie sich die Niederschläge unter heutigen Bedingungen und in einer Welt ohne zusätzlichen menschlichen Klimaeinfluss ausgewirkt hätten.

Dabei ergab sich über die untersuchten Flussgebiete hinweg ein bemerkenswert einheitliches Bild. Die Hochwasserspitzen reagierten deutlich sensibler auf die Erderwärmung als die reinen Niederschlagsmengen. Die Forschenden überprüften ihre Ergebnisse mit verschiedenen Modellkombinationen, darunter auch einem Verfahren auf Basis maschinellen Lernens. Diese Ergebnis der Studie zeigt, dass dieses grundlegende Muster Bestand hat. Diese Erkenntnis ist für die Hochwasserforschung  ein zentraler Befund. Sie belegt, dass zwischen einem Wetterextrem und seinen Folgen für Flüsse keine einfache lineare Beziehung besteht. Entscheidend ist auch, wie viel Wasser der Boden bereits aufgenommen hat und wie schnell weitere Niederschläge in den Abfluss gelangen.

Europas Wasserhaushalt verändert sich deutlich

Die Ergebnisse der UFZ-Studie ergänzen eine Untersuchung des Wissenschaftlichen Dienstes der Europäischen Kommission, des Joint Research Centre (JRC), die Ende Oktober 2026 veröffentlicht wurde. Die Forscher haben darin analysiert, wie sich Hochwasser und hydrologische Dürren in europäischen Flussgebieten zwischen 1951 und 2020 entwickelt haben und welchen Anteil klimatische sowie menschliche Einflüsse daran hatten. Die Befunde zeichnen das Bild eines Europas mit stark divergierenden Wasserproblemen:

Die Befunde zeigen ein Europa mit deutlich unterschiedlichen Wasserproblemen. In weiten Teilen Nordwest- und Mitteleuropas haben sich die Bedingungen tendenziell in Richtung feuchterer Verhältnisse verschoben. Im Mittelmeerraum dagegen haben sich Dürren in vielen Flussgebieten verschärft. In Gebirgsregionen hingegen können sich Hochwassergefahren und Trockenperioden sogar gleichzeitig verstärken, weil sich Niederschläge und Schneeschmelze zeitlich verschieben.

Auch die menschliche Nutzung der Landschaft spielt eine erhebliche Rolle. Nach Angaben des JRC haben sozioökonomische Veränderungen die Entwicklung von Hochwasser und Dürren auf rund 35 Prozent des untersuchten europäischen Flussnetzes maßgeblich mitgeprägt. Dazu zählen veränderte Landnutzungen, Staudämme, Wasserspeicher sowie Wasserentnahmen. Versiegelte Flächen lassen Regen deutlich schneller abfließen; zudem verändern Flussbegradigungen und der Verlust natürlicher Überschwemmungsflächen das natürliche Wasserrückhaltesystem.

 

Die beiden Studien beleuchten unterschiedliche Facetten desselben Problems. Während das JRC langfristige Trends und die Rolle menschlicher Eingriffe untersucht, zeigt die UFZ-Forschung am Beispiel eines Extremereignisses, wie stark die Erderwärmung akute Hochwasserspitzen anheizen kann. Zusammen weisen sie nach, dass weder die Niederschlagsmenge noch der Blick auf einzelne Pegelstände ausreichen, um künftige Risiken adäquat zu beurteilen.

Die bestehenden Schutzanlagen könnten schneller an ihre Grenzen geraten

Für den praktischen Hochwasserschutz hat diese Erkenntnis unmittelbare Konsequenzen. Deiche, Rückhaltebecken und andere Schutzanlagen wurden bislang für prognostizierte Belastungen ausgelegt. Das gilt auch für Gefahrenkarten und Bemessungswerte, die von bestimmten Annahmen über maximale Wasserstände und Abflussmengen ausgehen.

 „Wenn der Klimawandel zu zehn Prozent mehr Extremniederschlag führt, bedeutet das nicht, dass das Hochwasser ebenfalls nur zehn Prozent stärker wird. Es können auch zwanzig Prozent sein“, sagt Jakob Zscheischler, Co-Autor der Studie, Klimaforscher am UFZ und Professor für Data Analytics in Hydro Sciences an der Technischen Universität Dresden.

Überschreitet eine Flut die Belastungsgrenze einer Schutzanlage, können die Folgen weit über das hinausgehen, was ein vermeintlich moderater prozentualer Anstieg vermuten lässt. Ein Deich kann überströmt werden, ein Rückhaltebecken seine Kapazitätsgrenze erreichen. Das Wasser sucht sich dann Wege, die in bisherigen Risikoberechnungen kaum berücksichtigt wurden. Das bedeutet zwar nicht notwendigerweise, dass künftig jede Schutzanlage versagen wird, aber ihre Auslegung und die zugrundeliegenden Annahmen müssen regelmäßig überprüft werden. Es genügt schlicht nicht mehr, lediglich historische Niederschlagsdaten fortzuschreiben.

Besser wäre es das Wasser zurückhalten, bevor es zur Gefahr wird

Aus den Ergebnissen ergibt sich eine Frage, die weit über den technischen Hochwasserschutz hinausreicht: Wie können Landschaften und Siedlungen mehr Wasser aufnehmen, ohne dass daraus neue Gefahren entstehen? Die Konzepte dafür existieren längst – entsiegelte Flächen, begrünte Dächer, Mulden und Rückhaltebecken können Regenwasser bremsen und zeitverzögert abgeben. Es mangelt jedoch häufig immer noch an einer konsequenten Umsetzung.

Die Wissenschaftler wollten herausfinden, wie stark der menschengemachte Klimawandel die Intensität des konkreten Ereignisses Sturm Boris verändert hat. Ob Wetterlagen wie jene, die den Sturm ausgelöst haben, durch den Klimawandel künftig häufiger oder seltener werden, lässt sich aus der Leipziger Untersuchung jedoch nicht ableiten. Ebenso wenig besagt die Studie, dass sich jede Hochwassergefahr europaweit im gleichen Maße erhöht. Was sie aber unmissverständlich deutlich macht ist, dass die Folgen eines Starkregenereignisses drastischer ausfallen können, als es die reine Niederschlagsveränderung erwarten lässt.

Für künftige Risikoabschätzungen braucht es deshalb integrierte Modelle, die den gesamten Weg des Wassers berücksichtigen – vom Wettergeschehen über die Bodenfeuchte und den Abfluss bis hin zur Spitzenbelastung im Fluss. Hinzu kommen regionale Besonderheiten, die Landschaftsnutzung und die vorhandenen Schutzmaßnahmen. Die Klimaforschung kann diese Zusammenhänge heute zwar präziser analysieren als noch vor wenigen Jahren, doch für Kommunen, Wasserwirtschaft und Katastrophenschutz wird es entscheidend sein, diese neuen Erkenntnisse konsequent in ihre Planungen einzubeziehen.

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