Logo Loidhold Hochwasserschutz

Starkregen und Hochwasser in Bezug auf den Klimawandel

Starkregen Und Hochwasser In Bezug Auf Den Klimawandel

Viele Deutsche haben die schrecklichen Bilder der Hochwasserkatastrophe im Ahrtal im Sommer 2021 bis heute nicht vergessen. Durch das von Starkregen ausgelöste Hochwasser des Ahr-Flusses kamen damals mehr als 180 Menschen ums Leben und Hunderte wurden zum Teil schwer verletzt. Das Ausmaß der Schäden ging in die Milliarden. Noch heute leidet das gesamte Tal unter den massiven Zerstörungen durch dieses Extremwetterereignis.

In den letzten Jahren ist auch in Deutschland das Bewusstsein deutlich gewachsen, dass Starkregen und Überschwemmungen nicht nur Wetterextreme sind, die andere Länder Europas und andere Kontinente heimsuchen, sondern auch hierzulande eine immer größere Gefahr für Leib und Leben sowie Hab und Gut darstellen. Niemand kann sich mehr sicher sein, dass es sie/ihn nicht trifft. Starkregen kann im gesamten Bundesgebiet auftreten und ist heutzutage nicht nur in Gebirgsregionen eine große Gefahr.

Der nachfolgende Beitrag geht allen Fragen rund um den Zusammenhang zwischen Starkregen, Hochwasser und dem Klimawandel auf den Grund. Er erläutert, was unter Starkregen zu verstehen ist und was dieses Wetterphänomen so gefährlich macht. Darüber hinaus liefert der Beitrag eine Erklärung, wie die menschgemachte Veränderung des Klimas die Häufigkeit von Wetterextremen wie Starkregen erhöht. Nicht zuletzt werden die Fragestellungen beleuchtet, auf welche Schäden durch Überschwemmungen sich deutsche Kommunen in Zukunft einstellen müssen und was sie effektiv dagegen tun können.

Was bedeutet Starkregen?

Mit Ausnahme von Meteorologen haben die wenigsten Menschen ein Gefühl dafür, was Starkregen eigentlich bedeutet. Regen wird in Niederschlagsmengen pro Fläche und Zeiteinheit angegeben. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) warnt in den folgenden drei Stufen vor Starkregenereignissen:

Bei Regenmengen von 15 bis 25 Litern pro Quadratmeter innerhalb einer Stunde oder von 20 bis 35 Litern pro Quadratmeter in sechs Stunden spricht der DWD eine markante Wetterwarnung aus. Bei Regenmengen zwischen 25 und 40 Liter pro Stunde und Quadratmeter oder 35 bis 60 Liter pro Quadratmeter innerhalb von sechs Stunden gibt der Deutsche Wetterdienst eine Unwetterwarnung aus. Werden mehr als 40 Liter Regen pro Quadratmeter in einer Stunde oder über 60 Liter pro Quadratmeter in sechs Stunden erwartet, warnt der DWD vor extremem Unwetter.

Zur besseren Einordnung der Flutkatastrophe im Ahrtal: Im Sommer 2021 fielen in manchen Gebieten innerhalb kurzer Zeit zwischen 100 und 150 Liter Regen pro Quadratmeter. Derart extreme Starkregen sind somit auch in Deutschland nicht unrealistisch.

Warum ist Starkregen so gefährlich?

Entgegen der landläufigen Meinung kann es überall in Deutschland zu Starkregenereignissen kommen. Diese sind nicht nur auf Gebirge, in denen sich die Wolken im Regelfall stauen, beschränkt. Auch in flacheren Gebieten kann Starkregen auftreten.

Die große Gefahr von Starkregen geht durch eine Kombination menschgemachter und sich selbst verstärkender Effekte aus. Starkregenereignisse treten gehäuft in heißeren Sommern auf, da die Luft bei höheren Temperaturen mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann. Was die Situation verschlimmert, ist die Tatsache, dass in Hitzesommern der Niederschlag auf ausgedörrte Böden trifft, die nicht in der Lage sind, die sintflutartigen Regenmengen aufzunehmen. Hinzu kommt das durch die Veränderung des Klimas bedingte Wetterphänomen, dass Hitzephase immer länger andauern. Das hat zur Folge, dass die Luft nach mehreren Tagen und Wochen enorme Mengen an Feuchtigkeit bindet, die sich im Anschluss bei einem Wetterumschwung schlagartig entladen.

Neben ausgedörrten Böden, die das Wasser nicht binden können, trifft das Wasser im dicht bebauten Deutschland vielerorts auf versiegelte Flächen, wo es nicht abfließen kann. Darüber hinaus führt die starke Regulierung vieler Flussufer dazu, dass die Wassermassen wie in einem Kanal immer mehr an Volumen und Geschwindigkeit gewinnen, bis sie schließlich über die Ufer treten. Die Folge dieser Kombination aus langanhaltenden Hitzewellen, ausgedörrten Boden, versiegelten Flächen und regulierten Flüssen: Überflutungen, die massive Schäden an Gebäuden und der Infrastruktur verursachen und immer häufiger Todesopfer und Verletzte fordern.

Gibt es einen direkten Zusammenhang zwischen Klimawandel und Starkregen?
Inzwischen ist es wissenschaftlicher Konsens, dass auf der gesamten Erde in Zukunft mit extremeren Wetterereignissen wie Hitzewellen, Stürmen und Starkregen zu rechnen ist. Doch das Klima ist ein sehr komplexes Gesamtsystem, das durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst wird, die in ihrer Gesamtheit und in ihrem Zusammenspiel noch lange nicht vollumfänglich verstanden werden. Die beobachtete Häufung von Extremwetterereignissen kann jedoch als Indiz dafür gewertet werden, dass das Wetter in Zukunft extremer wird.

Der statistische Nachweis, dass der Klimawandel zu mehr Extremwetter führt, ist nicht einfach. Dies gilt insbesondere in Bezug auf Starkregen und Überflutungen. Grund dafür ist, dass zum einen die Beobachtungszeiträume für statistisch tragfähige Aussagen recht kurz sind. Zum anderen ist die Erfassung eines kleinräumigen Wetterereignisses wie Starkregen relativ schwierig. Genauere Messmethoden, verfeinerte Klimamodelle und größere Rechenkapazitäten machen jedoch seit einigen Jahren eine immer präzisere Verknüpfung einzelner Wetterereignisse mit dem Gesamtklima möglich.

So beeinflusst die Erderwärmung das Wetter

Die Verbindung zwischen dem Klimawandel und den Regenmengen ist einerseits ein relativ einfacher physikalischer Zusammenhang, andererseits jedoch ein komplexes Phänomen. Seit Beginn der systematischen Wetteraufzeichnungen in Deutschland im Jahre 1881 hat sich die Durchschnittstemperatur hierzulande um ca. 1,6 Grad Celsius erhöht.

Eine höhere Temperatur der Luft hat direkten Einfluss auf das Wetter. Wenn sich Luft um ein Grad Celsius erwärmt, kann sie sieben Prozent mehr Wasser aufnehmen. Der Zusammenhang zwischen der Durchschnittstemperatur und der möglichen Regenmenge ist somit nicht linear. Die Erhöhung der Temperatur führt vielmehr zu einer deutlichen Zunahme der Feuchtigkeitsaufnahme der Luft, was wiederum die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass in kurzer Zeit starke Regenfälle vorkommen.

Hinzu kommt die Beobachtung veränderter Luftströmungen. Der Deutsche Wetterdienst hat in den letzten Jahren festgestellt, dass sich klassische Wettereinflüsse zunehmend verändern. So geraten die ostdeutschen Bundesländer und Bayern immer stärker unter den Einfluss des Mittelmeerklimas. Das bedeutet, dass im Frühjahr und im Sommer feuchte Luft aus dem Mittelmeerraum an den Alpen vorbei nach Ostdeutschland und Bayern zieht. Besonders im Frühjahr kann dieses Wetterphänomen ein heftiges Unwetterpotenzial mit sich bringen, da die starke Sonneneinstrahlung das Land bereits erwärmt hat, die feuchte Luft über dem Meer jedoch noch recht kalt ist. Diese Temperaturgegensätze sorgen für die Entstehung mächtiger Tiefdruckgebiete und Gewitterzellen.

Ein neuerkanntes Wetterphänomen

Wie im letzten Abschnitt dargestellt, sind Starkregen ein klassisches Wetterphänomen einer sich aufheizenden Erdatmosphäre. Im Laufe der Erdgeschichte gab es bereits mehrere Wärmephasen mit deutlichen höheren Durchschnittstemperaturen als heute. Für die Erforschung von Starkregenereignissen und ihrer Folgewirkungen ist die Erforschung dieser erdgeschichtlichen Wärmephasen somit von großer Bedeutung.

In einer Studie der renommierten US-amerikanischen Harvard University stellten Klimaforscher die Umweltbedingungen dieser erdgeschichtlichen Hitzephasen in einem Modell nach. Die damaligen klimatischen Bedingungen sind zwar bei weitem nicht mit den aktuellen zu vergleichen. Trotzdem gibt das Klima-Atmosphären-Modell der Wissenschaftler interessante Aufschlüsse darüber, was unserem Planten möglicherweise in den kommenden Jahrzehnten droht.

Da warme Luft mehr Wasserdampf speichert als kalte, kommt es seit jeher in tropischen Gebieten zu sintflutartigen Regenfällen. Luftströmungen aus den Tropen befördern diese feuchte Luft bereits heute in nördliche Breiten. Die Wissenschaftler der Harvard University konnten in ihrer Studie nachweisen, dass der Klimawandel diesen Effekt durch ein weiteres Phänomen verstärken kann.

Die starke Aufheizung der Oberfläche des Meeres und der Landmassen begünstigt die Bildung einer Art Barriereschicht. Dabei handelt es sich um eine warme Luftschicht, die das Aufsteigen von wasserdampfreicher Luft in die Troposphäre verhindert. Das bedeutet, dass die normale Wolkenbildung gestört ist und sich die feuchtwarme Luft unter der Barriere ansammelt. Da sie nicht in höhere Luftschichten aufsteigen kann, kondensiert der Wasserdampf nicht aus und es entstehen keine Regentropfen. Die Folge: Die Atmosphäre nimmt immer mehr Wasserdampf auf, doch der Niederschlag bleibt aus. Die Klimawissenschaftler vergleichen dieses Phänomen mit dem Aufladen einer gigantischen „Wasserbatterie“.

Der Wasserdampf sammelt sich über Tage in bodennahen Schichten, bis die „Wasserbatterie“ nicht mehr in der Lage ist, die Feuchtigkeit zu halten. Ein Durchbruch in der Barriereschicht führt dazu, dass die mit Wasserdampf übersättigten Luftmassen in kurzer Zeit aus Bodennähe in die oberen Schichten der Troposphäre aufsteigen. Dadurch entsteht ein sich selbst verstärkender Sog. Diese gewaltigen vertikalen Luftbewegungen bewirken eine abrupte Abkühlung der feuchtwarmen Luftmassen, wodurch der gebundene Wasserdampf schlagartig kondensiert. Die Feuchtigkeit entlädt sich in einer plötzlichen und heftigen Entladung in Form von Starkregen.

Die Erkenntnisse dieser Studie könnten bedeuten, dass sich die Menschheit in den kommenden Jahren auf deutlich stärkere Niederschlagsextreme einstellen muss, als bislang prognostiziert. Möglicherweise sorgt die stetige Zunahme der Durchschnittstemperatur zu einem erheblich überproportionalen Anstieg von Starkregen, Überschwemmungen und Hochwasserereignissen.

Die Gefahr von Hitzewellen und Starkregen

Der Wandel des globalen Klimas sorgt nicht nur für einen Anstieg der Durchschnittstemperatur, sondern auch für eine Veränderung der Wettermuster. Inzwischen lässt sich statistisch belegen, dass Wetterereignisse nicht nur extremer werden, sondern auch länger andauern. Viele Menschen können aus eigener Erfahrung sagen, dass die Zahl der aufeinanderfolgenden Hitzetage und -wochen in den letzten Jahren zugenommen hat. Was vor Jahrzehnten in Deutschland noch als extrem galt, wie beispielsweise Tageshöchsttemperaturen von über 30 Grad Celsius und tropische Nächte, in denen das Thermometer nicht unter die 20-Grad-Marke fällt, ist in vielen Landesteilen im Sommer inzwischen zur Normalität geworden. Wissenschaftler aus den USA kamen in Modellrechnungen zur Schlussfolgerung, dass sich die Zahl der Hitzetage auch in gemäßigteren Breiten bis zum Jahr 2050 mehr als verdoppeln wird.

Diese Zunahme von Hitzewellen ist nicht nur auf den Anstieg der Durchschnittstemperatur zurückzuführen, sondern auch auf die Veränderung von Luftströmen. Klimaforscher können inzwischen belegen, dass die täglichen Wetterschwankungen geringer werden und Wetterlagen demnach länger anhalten.

Diese stabileren Wetterlagen bergen ein großes Gefahrenpotenzial. Die über mehrere Wochen anhaltende Hitze trocknet die Böden aus und erhöht die Waldbrandgefahr massiv. Hinzu kommt, dass die heiße Luft über Tage und Wochen enorme Mengen an Feuchtigkeit aufnimmt, die sich wiederum innerhalb sehr kurzer Zeit in Form von Starkregen entladen kann. Dieser Starkregen trifft nach Wochen der Hitze auf ausgetrocknete Böden, die nicht in der Lage sind, das Wasser in vollem Umfang aufzunehmen. Die Folge sind Überschwemmungen und Schlammlawinen.

Wo ist die Gefahr von Starkregen am größten?

Wissenschaftler gehen vor diesem Hintergrund davon aus, dass die Anzahl von Starkregenereignissen mit der globalen Erderwärmung zunehmen wird. Die Statistik der letzten 20 Jahre deutet bereits darauf hin, dass es auch in Deutschland einen Anstieg an sintflutartigen Regenfällen gegeben hat. Zwar fällt die Zahl der Starkniederschlagsereignisse von Jahr zu Jahr sehr unterschiedlich aus, doch der langjährige Trend deutet auf eine Steigerung dieser Extremwetterphänomene hin.

Die Auswertungen des Deutschen Wetterdienstes zeigen, dass im Zeitraum von 2001 bis 2019 fast jeder Ort des Bundesgebietes von einem Starkregenereignis betroffen war. Sogar in heißen und besonders trockenen Jahren gab es aus den zuvor dargestellten Gründen zahlreiche Starkregenereignisse.

Grundsätzlich kann es überall in Deutschland extreme Unwetter, Sturzregen und Überschwemmungen geben. In bergigen und hügeligen Gebieten kann der Starkregen jedoch besonders heftig ausfallen. Dort ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass sich die Regen- und Gewitterwolken stauen und der Niederschlag schneller und intensiver fällt als in anderen Gebieten. In Deutschland sind deshalb besonders die großen Bergregionen wie der Alpenrand, das Erzgebirge und der Schwarzwald von Starkregen und folglich von Überflutungen betroffen. Die Katastrophe im Ahrtal im Jahr 2021 hat jedoch verdeutlicht, dass auch in Tälern, in denen Starkregenereignisse bislang seltener waren, die Gefahr zugenommen hat.

Wie gut sind die Wetterprognosen?

Dass die Erderwärmung eine Zunahme von Extremwetterereignissen verursacht, ist in Fachkreisen weitgehend unstrittig. Wesentlich schwieriger ist jedoch die Prognose, wann und wo es zu Extremwetter kommen kann. Die Katastrophe im Ahrtal hat einmal mehr verdeutlicht, dass es bei durch Starkregen verursachten Überflutungen auf jede Minute ankommt.

Aktuelle Wettermodelle sind bereits recht gut darin, das Unwetterpotenzial bestimmter Wetterlagen genauer vorherzusagen. Doch die Frage, wo genau Dutzende und Hunderte Liter Regen pro Quadratmeter auf die Erde fallen, kann meist erst mit dem Eintreten des Starkregens beantwortet werden. Meteorologen und Klimaforscher arbeiten deshalb an einer Verbesserung der Genauigkeit ihrer Prognosen.

Die Versicherungswirtschaft wird aktiv

Die Gewinnung eines besseren Verständnisses der durch den Klimawandel ausgelösten Extremwetterphänomene ist inzwischen nicht nur auf Klimaforscher beschränkt. Aufgrund der Jahr für Jahr auftretenden Milliardenschäden durch Hochwasser hat auch die Versicherungswirtschaft inzwischen ein handfestes Interesse daran, das Auftreten von Extremwetter besser zu versehen. Im Jahr 2021 verzeichnete die deutsche Versicherungswirtschaft einen Schadensrekord durch Naturereignisse in Höhe von 12,6 Milliarden Euro. Allein die Hochwasserkatastrophe im Ahrtal verursachte ein Schadensvolumen von über acht Milliarden Euro.

In einem vierjährigen Projekt hat der Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft (GDV) deshalb gemeinsam mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) deutschlandweit die Häufigkeit und die Verbreitung von Starkregen und die dadurch verursachten Schäden seit dem Jahr 2001 untersucht. Der Fokus der Untersuchung lag auf Schäden an Gebäuden.

Fazit der gemeinsamen Studien von GDV und DWD: Bundesweit gab es seit 2001 mehr als 11.000 Starkregenereignisse. Damit kommt diese Form des Extremwetters alles andere als selten in Deutschland vor. Zudem kann jeder Ort im gesamten Bundesgebiet von Starkregen und Hochwasser betroffen sein. Es gibt keine Region, in der sich die Bevölkerung sicher vor Überschwemmungen wähnen kann. Kurze und heftige Regenschauer treten im gesamten Land mit einer ähnlich hohen Wahrscheinlichkeit auf. Langanahaltender Starkregen kommt hingegen häufiger in Gebirgsregionen vor.

Darüber hinaus konnte durch die Untersuchung nachgewiesen werden, dass die meisten Schäden durch Niederschlag nicht durch Dauerregen entstehen, sondern bei kürzeren Niederschlagsereignissen mit einer Dauer von bis zu neun Stunden. Dieses Ergebnis deckt sich mit der Erkenntnis des Deutschen Wetterdienstes, dass mit jedem Grad globaler Erderwärmung die Regenmengen bei Starkregenereignissen um bis zu 14 Prozent steigen. Grund für diese überproportionale Zunahme der Regenmengen bei steigenden Durchschnittstemperaturen ist, dass in vergrößerten Gewitterzellen überproportionale Mengen an Feuchtigkeit in höhere Luftschichten transportiert werden und dort die Wolkendynamik verstärken.

Ein Problem für Stadt und Land

In Anbetracht der Tatsache, dass der zukünftige Anstieg der Erderwärmung mit hoher Wahrscheinlichkeit mindestens zwei Grad betragen wird, muss sich auch Deutschland auf eine deutliche Zunahme von Starkregen und folglich Hochwasser einstellen. Das gehäufte Auftreten von Starkregen ist sowohl in der Stadt als auch auf dem Land ein großes Problem. Auf dem Land führt die starke Regulierung von Flüssen und das Fehlen natürlicher Überflutungszonen dazu, dass die Wassermassen nicht mehr von den Fließgewässern abtransportiert bzw. von der Natur aufgenommen werden können. In Hitzejahren verstärkt sich dieser Effekt durch vertrocknete Böden zusätzlich. Die Ahrtal-Katastrophe hat gezeigt, dass ein Fluss wie die Ahr innerhalb von Minuten über die Ufer treten und für die Anwohner zu einer tödlichen Gefahr werden kann.

In Städten ist die Hochwassergefahr primär durch die starke Flächenversieglung bedingt. Das Zubetonieren riesiger Flächen bei gleichzeitigem Fehlen von Grünanlagen führt dazu, dass bei zu großen Regenmengen in fast allen Städten Deutschland Straßen und Keller unter Wasser stehen.

Was muss in Deutschland passieren?

Für Deutschland ist der Klimawandel bereits heute eine große Herausforderung, und das nicht nur für Land- und Forstwirte. Durch Starkregen verursachte Überschwemmungen machen die Erderwärmung zu einer realen Gefahr für alle Bewohner des Landes.

Die deutsche Versicherungswirtschaft fordert bereits als Konsequenz auf die neuesten wissenschaftlichen und statistischen Erkenntnisse, dass die Bauvorschriften an die neu Gefährdungslage durch Hochwasser angepasst werden. Der Hochwasserschutz muss nach Meinung der Versicherungsgesellschaften in Zukunft eine neue Priorität genießen. So soll in Überschwemmungsgebieten zukünftig nicht mehr gebaut werden dürfen.

Darüber hinaus müssen sich Städte und Gemeinden in Deutschland Gedanken machen, wie sie ihre Siedlungsgebiete „klimafest“ für die Zukunft machen können. Um in den kommenden Jahren und Jahrzehnten großflächige Überschwemmungen in besiedelten Gebieten zu verhindern, wird es nicht reichen, ein paar Bäume mehr zu pflanzen und Sandsäcke zum Hochwasserschutz aufzustellen. Jede deutsche Kommune wird eine Gesamtstrategie im Umgang mit Starkregen und Hochwasser erarbeiten müssen. Die Zeit drängt – die Ahrtal-Katastrophe kann sich jederzeit überall in Deutschland wiederholen.