Übersicht

Für ein effektives operationelles Hochwassermanagement ist die detaillierte Kenntnis der Niederschlagsverteilung in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erforderlich. Insbesondere im Hinblick auf das Abflussgeschehen der Hochwasserscheitel wird dabei eine sehr hohe Qualität der Daten gefordert.

Ziel des Vorhabens war es, durch eine genauere Bestimmung der Niederschlagsfelder eine verbesserte Hochwasservorhersage zu erreichen. Zu diesem Zweck wurden räumlich und zeitlich hoch aufgelöste Niederschlagsdaten mit Hilfe von genesteten Simulationen mit COSMO-DE (Deutschen Wetterdienste DWD) abgeleitet. Durch die hohe räumliche Auflösung des Modells von ca. 1 km wird einerseits durch realistischere Wiedergabe der Topografie sowie der direkten Auflösung der Konvektion eine Verbesserung der quantitativen Niederschlagsprognose erreicht. Andererseits wird damit ein Skalensprung zwischen meteorologischer und hydrologischer Modellierung vermieden.

Das IMK war an zwei Teilprojekten innerhalb von PREVIEW beteiligt. Das Teilprojekt „Short Range Flood Forecast” (SRFF) bezieht sich auf einen Vorhersagezeitraum zwischen ein und drei Tagen, das Teilprojekt “Medium Range Flood Forecast“ (MRFF) auf einen Zeitraum zwischen drei und zehn Tagen.

Für das Projekt SRFF wurden hoch aufgelöste Niederschlagsfelder (1 km) für das Einzugsgebiet der Iller (Südwesten Bayern) zur Verfügung gestellt. In enger Abstimmung mit den Kooperationspartnern wurde die gesamte Wirkungskette im Hochwasserfall, vom Niederschlag über Abfluss, Hochwasserscheitel, Überflutungsflächen und resultierende Schadensummen nachverfolgt. Um die verwendeten Abfluss- und Wasserstandsvorhersagemodelle (LARSIM und WAVOS) anzupassen, wurden verschiedene historische Hochwasserereignisse nachsimuliert. Nach der Testphase sind am IMK erzeugten Niederschlagsdaten in den anderen Teilprojekten geflossen.
Im Teilprojekt MRFF wurden Simulationen von verschiedenen Wettervorhersagemodellen für die Abflussvorhersage (JRC-LISFLOOD und VITUKI-TAPI) im Bereich der Donau vom Ursprung bis zum Iron Gate (Bulgarien) verwendet. Die räumliche Auflösung der meteorologischen Modelle variierte zwischen 1 km (LMK; IMK), 7 km (DWD-LM), 10 km (COSMO-LEPS), 40 km (DWD-GME), und 60 km (ECMWF). Die unterschiedliche Auflösung der Modelle ermöglichte es, großräumige Strukturen von lokalskaligen Effekten zu trennen und ihren jeweiligen Anteil am Abflussregime zu quantifizieren. Niederschlagssimulationen des IMK für die Testperiode vom 20. Juli bis 20. August 2002 beschränkten sich aufgrund der sehr hohen Auflösung und der damit verbundenen hohen Rechenzeit des Modells auf den deutschen Teil der Donau (Buizza et al., 2007).

Buizza, R., Asensio, H., Balint, G., Bartholmes, J., Bliefernicht, J., Bogner, K., Chavaux, F., de Roo, A., Donnadille, J., Ducrocq, V., Edlund, C., Kotroni, V., Krahe, P., Kunz, M., Lacire, K., Lelay, M., Marsigli, C., Milelli, M., Montani, A., Pappenberger, F., Rabufetti, D., Ramos, M.-H., Ritter, B., Schipper, J. W., Steiner, P., Thielen-Del Pozzo, J., and Vincendon, B., 2007: EURORISK/PREVIEW report on the technical quality, functional quality and forecast value of meteorological and hydrological forecasts. ECMWF Research Department Technical Memorandum n. 516, ECMWF, Shinfield Park, Reading RG2-9AX, UK.

Mögliche Verteilung der Abflusswerte bei einem Ensemble von meteorologischen Anfangswerten.

Die vom COSMO-Modell simulierte Niederschlagsverteilung im süddeutschen Raum zwischen 11. August 6:00 und 12. August 6:00 bei einer horizontalen Auflösung von 7 km (links), 2,8 km (Mitte) und 1 km (rechts).

Partner:
BfG – Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz
Infoterra GmbH, Friedrichshafen
JRC – Joint Research Centre, Ispra
EADS – ASTRIUM, Toulouse