Gerlinde Angerhöfer, Volker Wünsche, Klaus Riedl

Extreme Niederschläge mit nachfolgenden Hochwassersituationen sind insbesondere im Süden und Osten Deutschlands keine seltenen Ereignisse. Deshalb hat sich eine enge Zusammenarbeit zwischen dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und den Hochwasserzentralen der Bundesländer entwickelt mit dem Ziel, durch spezielle Vorhersagen zur optimalen Hochwasservorsorge beizutragen.

Der DWD, gegründet 1952, ist der nationale meteorologische Dienst der Bundesrepublik Deutschland. Seine Aufgaben sind gesetzlich geregelt. Eine der Kernaufgaben des DWD ist die Unterstützung der Länder im Bereich des Katastrophenschutzes, insbesondere auch in Bezug auf drohende Hochwassergefahren. Um dieser Forderung optimal gerecht zu werden, findet zwischen dem DWD und den verschiedenen Einrichtungen zur Hochwasservorsorge in den Bundesländern eine intensive Zusammenarbeit statt. Die Bedeutung qualitativ hochwertiger Wettervorhersagen hat sich angesichts der Hochwassersituation im Mai/Juni 2013 bestätigt.

Das Warnverfahren des DWD

Der DWD erstellt Amtliche Wetterwarnungen vor Wettererscheinungen, die zu einer Gefährdung der öffentlichen Sicherheit und Ordnung führen können. Das dreistufige Warnsystem des DWD beinhaltet eine zeitliche und räumliche Detaillierung. In der „Wochenvorhersage Wettergefahren“ werden auf der Basis von Berechnungen der numerischen Wettervorhersagenmodelle für sieben bis zehn Tage im Voraus Aussagen zur möglichen Wetterentwicklung mit Gefahrenpotenzial für die Bundesrepublik getroffen. Diese Berichte werden von der Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach herausgegeben. Regionale Warnlageberichte, die, täglich mehrfach aktualisiert, einen Überblick über die erwartete Warnsituation der nächsten 24 Stunden (vor Wochenenden und Feiertagen bis 72 Stunden) geben, werden für die Bundesländer von den Meteorologen in den jeweils zuständigen Dienststellen erstellt. Die Herausgabe von Warnungen vor konkreten Wettergefahren erfolgt, auf Landkreise bezogen, wenn die Entwicklung als hinreichend sicher gilt. Für die einzelnen Wetterelemente und Warnstufen (Warnung, Vorabinformation vor Unwetter, Unwetter) gibt es festgelegte Schwellenwerte.

Für die Hochwasservorsorge sind Warnungen vor Gewitter, Starkregen, Dauerregen und Tauwetter relevant. Starkregen, häufig verbunden mit Gewittern, kann innerhalb kürzester Zeit zu kurzzeitigen Überflutungen führen. Tagelanger Dauerregen lässt die Pegel aller Flüsse und die Hochwassergefahr für Ortschaften und Städte großräumig ansteigen. Eine über den Winter immer weiter anwachsende Schneedecke bindet viel Wasser, was bei Tauwetter gefährlich werden kann.

Wichtiger Bestandteil des Warnmanagements ist die Möglichkeit für die Nutzer in den Hochwasserschutzbehörden, bei Bedarf direkt vom diensthabenden Meteorologen eine intensive fachliche Beratung zu erhalten.

Spezialleistungen zur Hochwasservorsorge

Die umfangreichen Anforderungen der Hochwasserschutzbehörden an den DWD sind in den Bundesländern unterschiedlich. Neben den Standardgebietswettervorhersagen für die Bundesländer, den Warnlageberichten, den Wetter- bzw. Unwetterwarnungen sowie der Bereitstellung von aktuellen, gemessenen Niederschlagsdaten von Wetterstationen erhalten die Hochwasserschutzbehörden verschiedene spezielle Produkte, die für die Hydrologen optimiert sind. Dieser zusätzliche Service wird nachfolgend am Beispiel der Beratungsleistungen der für die Wettervorhersage in den Bundesländer Bayern, Baden-Württemberg und Sachsen zuständigen DWD-Dienststellen dargelegt.

Die Regionalzentralen (RZ) München und Leipzig sowie die Regionale Wetterberatung (RWB) Stuttgart liefern zusätzliche Daten, Berichte und Warnungen an die jeweils zuständigen Hochwasservorhersagezentralen (HVZ), Landesbehörden und Ämter. Die Leistungen zur Hochwasservorsorge werden durch automatisierte oder teilautomatisierte Produkte, vor allem aber durch manuelle Bearbeitung von Vorhersagen durch die Meteorologen erbracht. Wichtig ist dabei die Berücksichtigung der hydrologischen und orografischen Gliederung der Bundesländer. Für die Folgen zu erwartender Niederschlagsereignisse ist die Niederschlagsintensität von großer Bedeutung, d. h. im welchem Zeitraum welche Regenmenge fällt. Deshalb werden für das Erreichen oder Überschreiten von speziell definierten Niederschlags- und Tauwetterkriterien verschiedene Prognosen abgegeben.

Die Hochwasserzentralen erhalten außerdem regelmäßig die Prognosedaten verschiedener numerischer Wettervorhersagemodelle. Die Einschätzungen der Meteorologen zur Modellgüte in der jeweiligen Wetterlage sind für die Hydrologen von eminenter Wichtigkeit, um den Modellinput für eine genaue Pegelprognose zu optimieren. Der DWD simuliert mit dem Programm SNOW im Winter für die Gebirge täglich den Auf- und Abbau der Schnee­decke und die aktuelle Wasserabgabe; wichtig ist dies für die Prognose der zu erwartenden Pegelstände bei Schneeschmelze.

Der DWD betreibt einen Radarverbund. Ergebnisse der Radarmessungen werden in einem speziellen Verfahren mit aktuellen Niederschlagsmessungen der Wetterstationen geeicht und in Kartenform dargestellt. Diese Karten sind für die Hydrologen im Wasserwirtschaftlichen Informationssystem des DWD (WaWIS) abrufbar. So können sie neben aktuellen Radarbildern auch flächendeckende Informationen über gefallene Niederschlagsmengen in verschiedenen Zeiteinheiten erhalten.

Die Hochwasserzentralen haben Zugang zum DWD-Katastrophenschutzportal FeWIS (Feuerwehr-Wetter-Informationssystem), wo u. a. ständig aktuelle Informationen zur Warnlage, zur Wettersituation und spezielle Radarauswertungen bei Gewitterlagen (Starkregengefahr) zur Verfügung stehen.

Bayern
Täglich bis 8:00 Uhr wird vom Diensthabenden Meteorologen der RZ München ein Textbericht für ganz Bayern erstellt, mit Vorhersagen zu Niederschlagsverlauf, -mengen, -intensität und zur Phase des Niederschlags, zum Verlauf der Tauwettersituation, zum genauen Verlauf einer Unwetterlage bzw. -entwicklung, über signifikante Unterschiede der Höhe der Schneefallgrenze im Alpenraum sowie in den bayerischen Mittelgebirgen und über relevante regionale Unterschiede je nach Wetterlage.

Zur Überschreitung der Schwellenwerte 30mm/12h, 40 mm/24h, 60 mm/48h (mm = L/qm) werden Prognosen für fünf HVZ-Bereiche erstellt. Bei zu erwartendem Überschreiten des Schwellenwertes von 40 mm/24 Std. erfolgt fallweise ein Telefon-Warnanruf bei den HVZ’n Iller/Lech sowie Isar. Für die HVZ-Bereiche Main und Isar geben die Meteorologen Wahrscheinlichkeitsvorhersagen für das Erreichen oder Überschreiten 24-stündiger Mengen von 30 mm, 60 mm, 100 mm ab. Auf der Basis von Ergebnissen der Modellberechnungen werden für 21 Flussgebiete in Bayern Prognosetabellen des Gebietsmittels des Niederschlags abgegeben und vom Meteorologen vor allem in hochwasserrelevanten Wetterlagen regionalbezogen überarbeitet. Diese Werte sind für die HVZ’n mitentscheidend für die weiteren Pegelberechnungen.

In Hochwassersituationen bzw. schon in deren Vorfeld erfolgt auf Anforderung der Nutzer jeweils um 14:00 und 21:00 Uhr eine Aktualisierung. Dabei wird der seit dem Morgen gefallene Niederschlag jeweils berücksichtigt.

Täglich um 10.00 Uhr findet bei wasserwirtschaftlich relevanten Wetterlagen eine telefonische Konsultation zwischen dem Bayerischen Landesamt für Umwelt und der RZ München des DWD statt. Bei zu erwartenden und eingetretenen Hochwassersituationen werden diese telefonischen Kontakte rechtzeitig zeitlich und inhaltlich verdichtet und auf die von Hochwasser betroffenen HVZ‘n erweitert.

Baden-Württemberg
Auch die RWB Stuttgart hat mit der Hochwasservorhersagezentrale des Landes spezielle Produkte abgestimmt. Für das Land wurden elf Gebiete festgelegt: Neckar-Tauber-Ebene, Nördlicher Oberrhein, Südlicher Oberrhein, Nordschwarzwald, Südschwarzwald, Oberschwaben, Hochrhein-Bodensee, Kraichgau-Neckartal, Hohenloher Ebene, Ostalb und Westalb.

Entscheidend für die Abgabe von speziellen Vorhersagen ist die Einschätzung des Diensthabenden Meteorologen, ob bei erwarteten Niederschlagsereignissen definierte Schwellenwerte überschritten werden. Kriterium ist für Dauerregen das verbreitete Auftreten von Niederschlag über 30 mm in 24 Stunden, für Starkregen das Fallen von mehr als 40 mm in einer Stunde. Bei Tauwetter werden bei einer komplett tauenden Schneedecke und gleichzeitigem Regen über 20 mm Vorhersagen an die HVZ gesendet.

Für die betroffenen Gebiete werden Niederschlagsprognosen auf der Basis von Modellwerten abgegeben, wobei ein Ensemble verschiedener Modelle genutzt wird. In einem ausführlichen Textbericht wird auf die Wetterlage, die Unterschiede in den meteorologischen Modellen und deren Relevanz in der aktuellen Situation eingegangen. Die Abschätzung der Niederschlagsentwicklung und -verteilung wird viermal täglich aktualisiert. Die landkreisbezogenen Wetter- bzw. Unwetterwarnungen werden für die betroffenen Gebiete mit speziellen Warnhinweisen zur Situation aufbereitet. Im Hochwasserfall werden alle zwölf Stunden die Niederschlagssummen der Wetterstationen übermittelt.

Sachsen
In gemeinsamen Beratungen werden Inhalt und Umfang des Informationsaustausches zwischen der RZ Leipzig und den Hochwasserschutzbehörden in Sachsen jährlich abgestimmt, um die steigenden Anforderungen zu erfüllen. Der diensthabende Meteorologe der RZ Leipzig erstellt bis 8:30 Uhr GZ sowie abends bis 19:30 Uhr GZ eine Spezialvorhersage für das LHWZ. Bei markanten Änderungen in der Wetterentwicklung oder in Hochwasserlagen ist eine zusätzliche Aktualisierung bzw. eine Verdichtung der Berichtsfolge vorgesehen. Für Elbe und Neiße ist die Wetterentwicklung in den Nachbarländern zu beachten.

Das Bulletin „Wetter- und Warnlage im Land Sachsen und für angrenzende Flusseinzugsgebiete in der Tschechischen und Polnischen Republik“ gliedert sich in vier Abschnitte, die wasserwirtschaftlich relevante prognostische Fragen beleuchten.

1. Teil: Vorhersage der Wetterlage und des allgemeinen Wetterablaufs für den aktuellen und die beiden Folgetage, mit detaillierten Angaben zur Niederschlagsentwicklung (Verlauf, Menge, Intensität), zur Phase des Niederschlags mit Angabe der Schneefallgrenze und ggf. zur Tauwettersituation. 2. Teil: Tendenz bis 120 Stunden im Voraus, mit Schwerpunkt Niederschlagsentwicklung und Prognose der Mengen (12- bis 24-stündig). 3. Teil: Risikoabschätzung für Starkregen über 100 mm innerhalb eines gleitenden 24-Stunden-Zeitraumes bis zu 72 Stunden im Voraus. Diese Aussage ist wichtig für die Entscheidung, ob zum Überflutungsschutz vorsorglich eine Vorentlastung der Talsperren notwendig wird.

4. Teil: Tabellen mit räumlich und zeitlich detaillierten Wahrscheinlichkeitsprognosen für neun Flussgebiete (links- und rechtsseitige Nebenflüsse der oberen Elbe, Schwarze Elster, ­Große Röder, Freiberger Mulde, Zwickauer Mulde, Weiße Elster, Spree, Lausitzer Neiße, jeweils in zwei Höhenstufen). Auf Basis verfügbarer Modellwerte gibt der Meteorologe für 36 Stunden im Voraus (zwei 6-h-Intervalle, zwei 12-h-Intervalle) die Gebietsmittel der Niederschlagshöhen an, die mit einer Wahrscheinlichkeit von 90, 50, 10 Prozent überschritten werden (Wert bei < 5 mm Niederschlag: 000). Für die Auslandszuflüsse der Elbe (Eger, Moldau, Labe) werden Prognosen für zwei 24-h-Intervalle erstellt.

Fazit

Der DWD erbringt entsprechend seiner gesetzlichen Verpflichtung eine Vielzahl von Leistungen für die Hochwasserschutzbehörden der Bundesländer. Rechtzeitige, exakte Prognosen und Warnungen geben den Hydrologen die Möglichkeit, die Entwicklung der Pegelstände der Gewässer 1. Ordnung genauer zu berechnen und die Ausgabe von Hochwasserwarnungen zu optimieren. Für die Hochwasservorhersage für kleine Flüsse und Bäche (Gewässer 2. und 3. Ordnung) Bedarf es der Verbesserung der meteorologischen Verfahren der Kürzestfristvorhersage genauso wie der Entwicklung hydrologischer Modelle. Verschiedene Forschungsvorhaben von Universitäten in Kooperation mit Partnern aus der Praxis lassen diesbezüglich für die Zukunft hoffen.

Anschrift der Verfasserin:

20130723_Angerhoefer_GerlindeGerlinde Angerhöfer
DWD, RZ Leipzig
Kärrnerstraße 68, 04288 Leipzig
Tel.: 034297/989-101, E-Mail: Gerlinde.Angerhoefer@dwd.de

 

 

Dipl.-Met. Gerlinde Angerhöfer
Jahrgang 1950

1969 – 1974: Studium der Meteorologie an der Humboldt Universität Berlin
Seit 1974: Tätigkeit beim Wetterdienst
Seit 1995: Tätigkeit im Bereich ­Wettervorhersage, RZ Leipzig
Seit 1997: Leiterin Wissenschaft­licher Betriebsdienst
Seit 2010: Beauftragte Feuer­wehren/ ­Hilfsorganisationen