Klimawandel – Folgerungen für die Siedlungsentwässerung
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Fachtagung „Wasserwirtschaft im Wandel“ dbb-formum berlin, 29. November 2006 Theo G. Schmitt, TU Kaiserslautern Klimawandel – Folgerungen für die Siedlungsentwässerung Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 2 Vortragsübersicht ¾ Klimawandel in der öffentlichen Wahrnehmung ¾ Klimamodelle und Siedlungsentwässerung ¾ Folgerungen für die Siedlungsentwässerung • Überflutungsschutz ¾ Zusammenfassung T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 3 Extremereignisse! – Klimawandel? ... T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 4 und die Folgen ... T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 5 Prognose Klimawandel … ¾ öffentliche Wahrnehmung: Häufung von (Kanal-) Überflutungen … tatsächlich ? … in den Medien? ¾ Experten erwarten eine Zunahme extremer Ereignisse ¾ mögliche Auswirkungen Siedlungsentwässerung häufigere Überflutung der Kanalnetze, höhere Schäden Zunahme der Mischwasserüberläufe ? … der niederschlagsbedingten Gewässerbelastung ? ¾ aber: bis dato kaum statistisch signifikante Nachweise in der Niederschlagsanalyse (Siedlungsentwässerung) T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 6 Untersuchungen zum Klimawandel - international ¾ Großbritannien – programmatisch: Schwerpunkt auf Hochwasser und Sturmflut erhebliche Auswirkungen auch für städtische Kanalnetze erwartet – häufigere Überflutungen, höhere Schäden Æ Flood Risk Management Research Consortium ¾ Belgien – exemplarisch: allgemein hohe Variabilität des Niederschlagsgeschehens keine signifikante Zunahme von Starkregen erkennbar ¾ Sizilien (Großraum Palermo) – exemplarisch: signifikant negativer Trend der Starkregenhöhen singuläres Phänomen: extreme Urbanisierung ¾ USA - Besorgnis: „Wasserverfügbarkeit im Südwesten“ T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 7 … in Deutschland Analyse langer Regenreihen (100 / 50 a) ¾ jahreszeitliche u. markante räumliche Unterschiede generell: Zunahme Winterniederschläge z.B. Zunahme Jahresniederschlagshöhe HH, KA, M ¾ Analyse Starkniederschläge (u.a. KLIWA) Betrachtung von Tageswerten, z.B. Schwellwert „25 mm/d“ örtliche Zunahme der Häufigkeit und/oder N-Höhe deutlichere Zunahme im Winterhalbjahr Æ Skalierung für Siedlungsentwässerung nicht geeignet! T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 8 Klimamodelle … ¾ Prognosen zum Klimawandel: „Szenarien“ unterschiedliche Annahmen bzgl. Einflussfaktoren große Variationsbreite der Aussagen • „Temperaturanstieg 1,4 bis 5,8 ºC“ • „Anstieg der Weltmeere 9 bis 88 cm“ ¾ Kernaussagen - Tendenzen „Bislang als selten eingestufte Extreme werden mit größerer Häufigkeit auftreten!“ häufigere Starkregen: „ ...sehr wahrscheinlich, in den meisten Gebieten“ (IPCC) Regionalstudie für Teile Mitteleuropas • häufigere Starkregen, bei Abnahme der Sommerniederschläge T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 9 Klimamodelle - Siedlungsentwässerung… ¾ wesentlich: Skalierung der Klimamodelle zeitlich: Jahreswerte (saisonal) – Tageswerte räumlich: global – regional (Æ lokal ??) global: Klima regional: Großwetterlage lokal: Niederschlagsereignis Æ Siedlungsentwässerung ÆBesondere Schwierigkeiten bei Skalenübergängen ¾ Aussagefähigkeit: Kalibrierung der Klimamodelle Jahreswerte der Niederschlagshöhen saisonale Verteilung (Sommer-/Winterniederschläge) T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 10 Klimamodelle - Siedlungsentwässerung… ¾ Anforderungen der Siedlungsentwässerung an Auflösung der Niederschlagsdaten räumlich : wenige km2 zeitlich: Stunden-/Minutenwerte (5 … 60 min … 4-6 h) ÆKlimamodelle liefern dafür (noch?) keinen verwertbaren Systeminput! Æquantitative Aussagen nur über statistische Methoden z.B. Regenspendenlinien – KOSTRA-DWD-2000 Æ Zunahme der Regenhöhe hN für (D,n) ?? Æ größere Häufigkeit n des Starkregens (hN,D) ?? T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 11 Starkregenereignis Wann ist ein Regenereignis ein „Starkregen“? „Starkniederschläge oder „Starkregenereignisse“ bezeichnen Regen mit einer im Verhältnis zur Dauer hohen Niederschlagsintensität und daher seltenem Eintritt (im Mittel maximal 2 mal pro Jahr). Die zugehörigen Regenhöhen sind somit abhängig von der Dauerstufe und der Örtlichkeit.“ Æ Schwellenwert aus KLIWA: 25 mm/d für SE ungeeignet z.B. Karlsruhe: Niederschlagshöhe hN > 25 mm D = 15 min: Tn > 20 a D = 1 h: Tn > 5 a D = 6 h: T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Tn ≥ 1 a Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 12 KOSTRA-DWD-2000 ¾ Fortschreibung des Bezugszeitraums bis 2000 Datenbasis jetzt 50 Jahre (1950 – 2000) statt bisher 30 Jahre für D ≥ 12 h: Zunahme der Starkregenhöhen im Winter ¾ Dauerstufen ≤ D 60 min (besondere Relevanz SE!) an ca. 40 (von 43) untersuchten hochauflösenden Stationen keine statistisch signifikanten Veränderungen feststellbar!! Æ KOSTRA-Daten für D ≤ 60 min nicht verändert!! ¾ Methodische Änderung bei D = 5 und 10 min geänderter hyperbolischer Ansatz zur Extrapolation Æ z.B. Abschwächung der Regenspitze bei EULER-Regen Æ ggf. Diskrepanz zu DIN 1986 „Gebäudeentwässerung“ T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 13 Häufigkeits-Dauerlinien D / Tn 5 min 1a 2a 5a 7,7 / 5,6 9,6 / 7,5 12 / 10 10 a 20 a 100 a 14 / 12 16 / 14 21 / 19 15 min 11 14 18 21 24 31 1h 17 22 29 34 40 52 2h 20 26 34 40 46 60 6h 27 34 43 50 57 74 1d 45 55 68 77 87 110 KOSTRA-DWD 1997 und 2000 Regenhöhe hN (mm), Beispiel Karlsruhe, Rasterfeld 2182 Æ Keine Änderungen für D > 5 min !! T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 14 Untersuchung Universität Stuttgart ¾ instationäre Extremwertanalyse an 11 N-Stationen überwiegend positiver Trend bei Starkregenhöhen auch bei Dauerstufen < 6 h !! Änderung saisonal unterschiedlich starke lokale Ausprägung Æ keine Regionalisierung („Verallgemeinerung“) möglich!! Æ Verbreiterung der Datengrundlage notwendig! Æ Plädoyer Uni Stuttgart: Änderung der Auswertemethodik: „instationäre Ansätze“ T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 15 Folgerungen ... Bemessungspraxis ¾ derzeit keine quantifizierbaren Bemessungszuschläge (N-Höhen, Wiederkehrzeiten) ¾ Verwendung möglichst aktueller N-Daten ¾ Fortschreibung der Niederschlagsanalysen, Verfeinerung der Analysemethoden ¾ Augenmaß bei Vergleich Anforderung – Rechenwert Tn ¾ „Leben mit der Ungewissheit“ (‘risk and uncertainty‘) • Erfolgskontrolle im Betrieb – ggf. gezielte Nachbesserung Æ tatsächliche Überstau-, Überflutungshäufigkeit !? T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 16 Folgerungen … Entwässerungskonzeption Æ „mehr Flexibilität!“ ¾ zentrale Entwässerungsstrukturen eher unflexibel Æ Umsetzung der dezentralen Regenwasserbewirtschaftung Æ Kombination unterschiedlicher Maßnahmen ¾ Systematische Analyse Überflutungsgefährdung Identifikation besonders gefährdeter Bereiche ¾ Abwägung „Objektschutz“ – „verstärkte Ableitung“ ¾ Beteiligung Betroffener (Anlieger, Fachplaner) ¾ Aufklärungsarbeit Standortwahl, Offenhaltung von Flutmulden Höhenlage Gebäude - Straßenraum verbleibende Unwägbarkeiten und Risiken T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 17 Zusammenfassung ¾ Klimawandel bleibt auf der Agenda ¾ Zunahme Überflutungen / Schäden „möglich“ ¾ bisherige Erkenntnisse für allgemeine / pauschale Bemessungszuschläge nicht ausreichend Æ Verwendung möglichst aktueller Niederschlagsdaten ¾ Erhöhung der Flexibilität der Systeme • Beitrag dezentraler Regenwasserbewirtschaftung • Objektschutz in besonders gefährdeten Bereichen Zunehmende Bedeutung der Gegebenheiten an der Oberfläche für Überflutungsschutz ¾ Aufklärungsarbeit: Niederschlag = Naturereignis T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft 29.11.06 - 18 z.B. Starkregen in Freudenstadt… „Istzeit” 1961-2000 „Zukunft” 2021 - 2050 T.G. Schmitt “Klimawandel – Folgerungen ... Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft