Klimawandel und Naturgefahren

Inhalte
1. Klima – maßgebliche Faktoren - was ist zu erwarten?
2. Mögliche Auswirkungen auf verschiedene Naturgefahren-Prozesse
– Abflussbildung – Hochwasser – Flash Floods
– Rutschungen
– Muren
– Steinschlag
– Lawinen
3. “Anpassung, Handlungsstrategien”
4. Ausblick
1. Klima – was ist zu erwarten?
Temperatur
• Zunahme T um 2°C seit Ende des 19. Jhdts,
Beschleunigung seit 1970 (auch in den Hochlagen)
• Anstieg der 0° Isotherme um 400 m
Quelle: Böhm et al. (2010), Climatic Change (HISTALP-Projekt)
• Temperaturschwankungen von Tag zu Tag im Winter
geringer, Zunahme im Sommer
• Signifikante Veränderung der Extremwerte der
Temperatur
 begünstigt konvektive Niederschläge (höherer
Wasserdampfgehalt), + 1°C  +7% mehr Feuchtigkeit
Quelle: ZAMG Wien
https://www.zamg.ac.at/cms/de/klima/informationsportal-klimawandel/klimazukunft/europa/extremereignisse
Niederschlag
• kein Trend im gemessenen
Niederschlag (abgesehen von
dekadischen Schwankungen
• = Gegensatz zu
Klimasimulationen (AOGCMs),
diese zeigen eine stetige
Abnahme der N-Summe seit
Mitte des 19. Jahrhunderts
besonders im Sommer (ZAMG)
• Nur im äußersten Westen
Österreich Zunahme N-Mengeund Intensität zu erwarten
(Formayer und Kromp-Kolb 2006)
• Im 20. Jhd. Zunahme N im SE
Österreichs um 5% (ZAMG)
Abb.: Formayer und Kromp-Kolb (2006)
Extreme Ereignisse:
Alpenraum – nicht eindeutig:
• 30-jährige tägliche
Niederschlagsmengen im
Sommerhalbjahr – Zunahme um 1726% für 2007-2050 zu erwarten
(PRISKCHANGE)
• Andererseits: Abnahme der
Wiederkehrhäufigkeit extremer NEreignisse (Orlowsky and Seneviratne 2012,
Fischer et al. 2013, van den Besselaar et al.
2013…)
Dauer der Schneebedeckung seit
1970 um 37 Tage kürzer (ca. 9 d pro
Dekade) unabh. von Höhenlage oder
geografischen Standort
Abnahme der Schneedecke bis zu 10%
Beginn uneinheitlich, aber im Mittel
später (12 d), Ende früher (26 d)
Ursache: Temperaturanstieg
(Auer et al. 2007 - HISTALP), Anstieg der
Sonnenscheindauer
Schneedecke
Beginn
Schneeschmelze
Beginn
Schweiz – Auswertung 11 MeteoStationen zw. 1.100 zw. 2.500 m SH:
Schneedecke
Dauer
Schnee
Jahr
Abb.: SLF - Klein et al. (2016), Climatic Change, Vol. 139.
Stürme
Zunahme von Stürmen seit 1920
Trotz rezenter Häufung (Kyrill,
Paula, Emma)
kein direkter Konnex zum CC
Abb.: ZAMG Wien
Um 1900 deutlich höhere
Sturmhäufigkeit in Mitteleuropa
In A keine bzw. schwache Abnahme
der Windgeschw. bei 20-jährl.
Ereignissen der tägl. Windmaxima
(ZAMG) - unsicher
„In Zukunft sind stärkere Kontraste
der Temperatur- und Drucklagen
über den Alpenhauptkamm zu
erwarten, was zu verstärkter
Sturmhäufigkeit führen kann“
(Prof. Kirchengast, Wegener Zentrum für Klima
und globalen Wandel in Graz)
Abb.: ZAMG Wien
2. Auswirkungen auf versch. Naturgefahren-Prozesse
Abfluss - Hochwasser
Jahresmaxima der
Hochwässer für
1976-2007:
A < 500 km²
22% steigend
4% Abnahme
Quelle und Abb: Blöschl et al. 2011, ÖWAV 1-2
Abfluss - Hochwasser
Jahresmaxima der
Hochwässer für
1976-2007:
A < 500 km²
22% steigend
4% Abnahme
1955-2007
Trend deutlich
schwächer
Quelle und Abb: Blöschl et al. 2011, ÖWAV 1-2
Einfluss von Systemzuständen
ACRP-Projekt Serac-CC (Sensitivity
of the Runoff Characteristics of
Small Alpine Catchments to
Climate Change)
N/A-Modellierung für
regionalisierte Klima-Szenarien in
3 Testgebieten in Westösterreich
 Abschätzung der künftigen
Häufigkeit von Hochwasser
auslösenden Systemzuständen
Quelle: Meißl et al. (2016), Hydrol. Process.
Sommer: deutliche Abnahme in allen Höhenlagen
 Positiv: höheres Aufnahmevermögen
 Negativ: Hydrophobie, lokal reduzierte
Aufnahmefähigkeit der Böden
Höhere Abflüsse im Winter
Ruggbach
Brixenbach
Mehr Tage im hochalpinen Bereich
Längental
Frühjahr: Weniger Tage in EG in tiefen und mittleren Lagen
Tage mit Kritischer Bodenfeuchte
Winter: häufiger in tiefer gelegenen Einzugsgebieten
Abflussabnahme im Sommer
Quelle: Meißl et al. (2016): Hydrol. Process.
„Hangwasser“
Hochwässer abseits der ständigen Gerinne nehmen zu 
SAFFER – CC : „Sensitivity Assessment of critical condition for local Flash Floods Evaluating the Recurrence under Climate Change”
8.6.2011: Schwertberg –
Poneggen, OÖ
Foto: Lesterl
A = 0,1 km²
Quelle: Achleitner et al. (2015)
Foto: Lageder
Koppelung N/A Modell ZEMOKOST mit 2D-Überflutungsmodell, zur besseren
Abschätzung künftiger Auswirkungen
N-Verteilung 8.6.2011
Mächtigere N-Zelle
Quelle: Achleitner
et al. (2015)
Rutschungen
Theoretisch:
Praktisch:
Anstieg der Massenbewegungsaktivitäten durch den CC
Nachweis jedoch schwierig – Umfangreiche Datensätze
von Rutschungen notwendig
CH - kontroversiell:
• Zunahme aufgrund des Anstieges konvektiver N-Ereignisse (Meusburger und Alewell
2009):
• keine signifikanten Änderungen (Hilker et al. 2009)
IT: Zunahme seit Mitte des 19. Jhdt. (bessere Verfügbarkeit von Daten, Zunahme
der Vulnerabilität durch Siedlungstätigkeit?)
Französische Alpen: Analyse von Ereignissen in den SE-Alpen (Riou Bourdoux Daten seit 1898), deutliche Zunahme seit den 1990er Jahren
(Lopez-Saez et al. 2013, Geology)
Piemont: Zunahme der Rutschungsereignisse seit 1960
(Häufigkeit und Anzahl)
Quelle: Stoffel et al. (2015), Sci Tot. Env.
ACRP-Projekt C3S_ISLS
(Klimabedingte Systemzustandsänderungen an Hängen und ihre Bedeutung für das
Auftreten von Lockermaterialrutschungen)
Au in Vlbg., August 2005
Foto: VOGIS
Quelle: Zieher et al.: ecorisQ General Assembly, Innsbruck, 22.4.2015
•
Höhere Rutschungsdichte 2001-2012 in Relation zu 1972-1985  größere
Häufigkeit und Intensität von Starkregenereignissen (Extremereignis August
2005, Pfingsthochwasser 1999)
•
Flächen mit Landnutzungsänderung  Zunahme der Rutschungsdichte
signifikant höher als auf Flächen ohne Landnutzungsänderung
Quelle: Rössel (2015), Master Thesis, Universität Sbg.
Murgänge
Zermatt-Tal (hochalpin - Walliser Alpen, CH) – Zunahme nach den neuzeitl.
Gletscherhochständen (warm-feuchte Sommer) – zuletzt Rückgang (Abnahme
der Sommerniederschläge)
Quelle: Beniston et al. 2011, Env. Sci. Policy
ACRP-Projekt DEUCALION (Kaitna et al. 2014)
3 Testgebiete – Pitztal, Lienz/Toblach, Gesäuse
Analyse historischer Ereignisse, Abschätzung von Frequenz und Häufigkeit
künftiger Wildbachereignisse
• Verschiebung extremer Niederschläge in das Frühjahr und den Herbst
• „bestes“ Klimaszenario: keine Veränderungen im Mai und Juni und eine
Rückgang der Wahrscheinlichkeiten im Juli und August
• „schlechtestes“ Szenario: Anstieg der Wahrscheinlichkeit f. ExtremEreignisse (von 8-13 auf 16-21 Ereignisse pro Dekade)
Steinschlag
Gletscher- und Permafrostrückgang in
hochalpinen Lagen
Frost-/Taueffekte
Kleinere Felsstürze (1000-100000 m³)
häufiger nach unüblichen, extrem
hohen Temperaturen unmittelbar vor
dem Ereignis
Steinschlag-Inventur (150 Ereignisse) in
den (West)Alpen
 signifikanter Anstieg seit 1990
 Nach IPCC Temp-Szenarien Zunahme
wahrscheinlich
Quelle: Stoffel et al. (2015), Sci Tot. Env.
Lawinen
ACRP-Projekt RIMES (Klimawandel und
Risikomanagement für Energieinfrastruktur)
Subjektives Empfinden: Anzahl der
Nassschneelawinen steigt
Fragen:
• Welche Höhenlage ist betroffen?
• Welches sind die Haupttrigger für
Nassschneelawinen, welche durch
den Klimawandel primär betroffen
sind
Fotos: AHP
Station Mooserboden (2036m)
Was erwarten wir, basierend auf den
Analysen von 1981-2010 für 2041-2070
im Winter (worst case)?
- Temperaturanstieg von 2,3°C
- Zunahme Niederschlag um 12%
- mehr Regen auf Schnee
 Auslösewahrscheinlichkeit
Nassschneelawinen erhöht sich in
einer Höhenlage von ca. 1800-2500m
 Oberhalb 2500m Verhältnis
Nassschnee-/Trockenschneelawinen
gleichbleibend
Was ist zu erwarten?
Verschärfung der Gefahren durch fluviatile und geogene Prozesse
Bild: www.wasser-osttirol.at
Bild: TT-Online, 18.1.2017
Gezielte Steuerung des Flächenangebots für Siedlungs-, Gewerbe- und
Infrastrukturzwecke  eine der effektivsten und effizientesten Strategien im
Umgang mit Naturgefahren (BMLFUW)
 Forcierung nachhaltiger Raumentwicklungsstrategien – und Anpassung der
entsprechenden Planungskonzepte
• Gefahrenzonenpläne (GZP)
• Raumordnungskonzepte (ROK)
• Flächenwidmungsplan (FWP)
• …
Einsatz moderner Simulationsmodelle
• 2D im Wasserbau
• N/A-Modelle WLV
• Lawinensimulation
…
Siehe z.B. Blöschl 2016, Kirnbauer et al. 2016
Bild: http://austria-forum.org/af/AustriaWiki/W%C3%B6rgl
Nachhaltige Schutzmaßnahmen
Ziel: robuste Maßnahmen
Für überraschende, unerwartete
(Hochwasser)Situationen
Schneeschmelz
HW
Gewitterregen
Dauerregen
(Grafik aus Blöschl 2016, zit. in: Kirnbauer et al. 2016, Wildbach- und Lawinenverbau) - ergänzt
Berücksichtigung künftiger CC-Effekte in der Dimensionierung?
Bayern: Klimaänderungszuschlag
von 15% z.B. zum HQ100
In A: Unterstellung realistischer
künftiger Szenarien, bzw.
statistisch konsistent
Quelle: LfU Bayern
(http://www.lfu.bayern.de/wasser/klima_wandel/
wawi_anpassung/hochwasser/index.htm)
Bewusstseinsbildung –
Forcierung Eigenverantwortung und Risikoakzeptanz
1950er- und 1960er-Jahre:
Mitwirkung der BV an der Begrenzung des
Schadensausmaßes
Heute: Katastrophenschutz - Delegierung an
öffentl. Hand = Vollkasko-Mentalität
Vermehrte Öffentlichkeitsarbeit + Bürgerinformation
 Besserer Informationsstand der BV – Prozesse, wie kann ich mich schützen?
 Was ist der Mehrwert von Planungen/Maßnahmen der öffentl. Hand?
 Welches Restrisiko?  Erhöhung der Akzeptanz
Verbesserung Datengrundlagen / Prozessverständnis
• Zu wenige Datensätze (Rutschungen, Geschiebe, Lawinen, Steinschlag,…)
Gigantischer Aufwand solche Daten im Nachhinein zu erstellen Nachkartierung und Abgleichung von 2500 Rutschungen in Vorarlberg
= 1 Personenjahr!
• Systematische Dokumentation von (Schad)Ereignissen und
Naturgefahrenprozessen (Nicht nur Schwemmkegel oder Ablagerungsbereich,
auch in den Entstehungsgebieten)
• Systematische und standardisierte Datenarchivierung, z.B. im WLK
• Monitoring, Langzeitstudien, Mustereinzugsgebiete (Prozessverständnis,
Erkennen von Trends…)
 essenzielle Grundlagen für die Verbesserung von Modellen, Prognose,
Warnsystemen, Planungen…
Ausblick
Neue Projekte, z.B. PROTECTED
CC-Auswirkung von Störungen
(Windwurf, Schneebruch, Käfer…) auf
• Magnitude von Wildbachereignissen
• Abflussverhalten
• Feststoffmobilisierung
 Notwendige Änderungen in der
Risikowahrnehmung bei den versch.
Stakeholdern (Forstdienst,
Waldbesitzer, WLV, lokale
Verwaltung…)
Testgebiete: Stubaital, Bucklige Welt
Vielen Dank
für Ihr
Interesse…