Auswirkungen auf Hochwasserabflüsse

Donauhochwasser in Kleingartenanlage am Natternberger Mühlbach in Deggendorf im Juni 2013 in der Nähe des Autobahnkreuz Deggendorf.

Donauhochwasser im Juni 2013, Deggendorf

Hochwasser hängt unmittelbar von Wetterereignissen ab und kann große Schäden verursachen, wie die Ereignisse 2021 im Ahrtal oder 2024 in Südbayern eindrücklich aufgezeigt habe. Durch den Klimawandel werden Hochwasserereignisse künftig häufiger und intensiver. Die Auswirkungen des Klimawandels auf das Hochwassergeschehen in Bayern werden vom Bayerischen Landesamt für Umwelt im Rahmen der Kooperation KLIWA untersucht.

Kurz gesagt

Seit 1951 zeigen die Hochwasserabflüsse mehrheitlich eine Tendenz zur Zunahme – diese Änderungen sind allerdings nur selten belastbar.
Bis 2100 wird der mittlere Hochwasserabfluss (MHQ) im Sommerhalbjahr voraussichtlich in ganz Bayern zunehmen. Im Winterhalbjahr wird der MHQ in Südbayern deutlich zunehmen, in Nordbayern zeigt sich kein klarer Trend.
Die Abflüsse der Hochwasserjährlichkeiten bis HQ50 werden tendenziell zunehmen.
Auch extreme Hochwasser mit der Wiederkehrwahrscheinlichkeit von 100 Jahren werden intensiver – heutige 100-jährliche Hochwasserereignisse werden künftig häufiger.

Zum Weiterlesen

Die Seite erläutert

was man unter Hochwasser versteht und wie es ausgewertet wird,
welche Veränderungen man bereits beobachtet,
was man zur zukünftigen Entwicklung weiß.

Informationen zur Entstehung von Hochwasser und seinen Risiken sowie zum Hochwassernachrichtendienst und zum Hochwassermanagement sind am Ende dieser Seite unter "Weiterführende Informationen" sowie in den Publikationen in der linken Seitenspalte zu finden.

Was ist Hochwasser und wie wertet man es aus?

Hochwasser ist ein Teil des natürlichen Abflussverhaltens eines Fließgewässers. Es beschreibt einen Zustand, an dem die Abflussmenge über einem für dieses Gewässer typischen Schwellenwert liegt. Das jeweilige Ausmaß des Hochwassers wird durch vier Meldestufen beschrieben (Aussage jeweils bezogen auf einen Pegel). Bevölkerung und Infrastruktur sind für gewöhnlich erst ab der Meldestufe 2 – Land- und forstwirtschaftliche Flächen überflutet oder leichte Verkehrsbehinderungen auf Hauptverkehrs- und Gemeindestraßen – beeinträchtigt oder gar gefährdet. Eine Übersicht über die aktuellen Meldestufen an bayerischen Pegeln gibt der Hochwassernachrichtendienst auf seiner Website:

Meldestufen der Pegel Bayern

Hochwasser entsteht einerseits durch langanhaltende, ergiebige Niederschläge. Im Winter und Frühjahr ist es zudem oft mit Schneeschmelzereignissen gekoppelt. Solch ein Hochwasser tritt zumeist großräumig auf. Besonders im Frühjahr und Sommer können jedoch auch kurze und räumlich begrenzte, aber heftige schauerartige Starkregen („konvektive Niederschläge") Hochwasser hervorrufen. Von diesen sind meist nur kleine Einzugsgebiete betroffen. Häufig werden solche lokalen Ereignisse auch nicht von Pegeln erfasst.

Das Bayerische Landesamt für Umwelt wertet im Rahmen der Kooperation KLIWA statistisch aus, ob und wie stark sich die Hochwassermengen in der Vergangenheit geändert haben oder in Zukunft ändern werden. Hierfür werden u. a. die folgenden hydrologischen Kennwerte genutzt:

HQ: Höchster Tagesabfluss in einem Zeitraum
MHQ: Mittlerer Hochwasserabfluss (Mittelwert der Jahreshöchstabflüsse über einen längeren Zeitraum, meist > 30 Jahre)
MHQ(m): monatlicher mittlerer Hochwasserabfluss
Wiederkehrintervall bzw. Jährlichkeit: Gibt an, in welchem Zeitraum eine Abflussmenge im Mittel erreicht oder überschritten wird.
- Beispiel: Der 100-jährliche Abfluss (HQ₁₀₀) wird im Mittel alle 100 Jahre erreicht oder überschritten.

Eine Übersicht der Hochwasserkennwerte und eine Erläuterung, wie diese berechnet werden, ist dem nachfolgenden PDF-Dokument zu entnehmen.

Hydrologische Kennwerte - PDF

Naturgemäß sind Hochwasser seltene Ereignisse. Daher ist die Anzahl der auswertbaren Daten innerhalb eines bestimmten Zeitraums begrenzt. Das macht es grundsätzlich schwierig, statistisch gesicherte Aussagen zu treffen, z. B. zur zeitlichen Entwicklung von Hochwasserabflussmengen (Trends). Je seltener die Ereignisse werden, desto schwieriger wird es. Beispielsweise lassen sich für Hochwasser, die statistisch gesehen einmal in zehn Jahren auftreten (HQ₁₀ oder "10-jährliche Ereignisse") leichter Aussagen treffen als für 100-Jährliche (_HQ100).

Die mittleren Hochwasserabflüsse unterliegen einem Jahresgang ("Abflussregime", siehe auch dazugehörige Unterseite, linke Navigation). Nimmt die Hochwassermenge in dem Jahresabschnitt zu, in dem natürlicherweise bereits die höchsten Abflüsse auftreten, erhöht dies die Hochwassergefahr stärker als in einem Jahresabschnitt mit natürlicherweise niedrigeren Abflüssen.

Welche Veränderungen beobachten wir?

Die untenstehenden Karten zeigen die beobachteten Veränderungen der jährlichen Hochwasserabflüsse im Zeitraum von 1951 bis 2024 für eine Auswahl bayerischer Pegel im hydrologischen Jahr sowie für das Sommer- und Winterhalbjahr. Die Trends werden entsprechend ihrer Richtung und Signifikanz farblich dargestellt.

In drei Bayernkarten werden die zu- und abnehmenden Trends des HQs von 1951 bis 2024 im gesamten hydrologischen Jahr (Karte rechts), im hydrologischen Sommerhalbjahr (Karte Mitte) sowie im hydrologischen Winterhalbjahr (Karte rechts) für 43 Pegel dargestellt. Eine Legende erläutert die Trendsymbole. Diese sind 'hoch signifikant zunehmend', 'signifikant zunehmend', 'nicht signifikant zunehmend', 'kein Trend', 'nicht signifikant abnehmend', 'signifikant abnehmend' und 'hoch signifikant abnehmend'.

Trendauswertung des Hochwasserabflusses HQ für eine Auswahl bayerischer Flusspegel. Dargestellt sind die Trends der Pegel für den Zeitraum 1951 bis 2024 für das hydrologische Jahr sowie Sommer- und Winterhalbjahr

Die Auswertung der beobachteten Pegeldaten zeigt, dass Hochwasserabflüsse in Bayern in den vergangenen Jahrzehnten mehrheitlich zugenommen haben, wobei diese Trends in den meisten Fällen nicht signifikant, also belastbar, sind. Die gemessenen Zunahmen sind im Winterhalbjahr ausgeprägter als im Sommerhalbjahr. Lokal treten allerdings auch Abnahmen auf, die ebenfalls nicht belastbar sind. Die hier gezeigten Trends gelten für den Zeitraum 1951 bis 2024. Betrachtet man kürzere Zeiträume, beispielsweise von 1974 bis 2020, findet man noch weniger eindeutige Trends. Bei früheren detaillierteren Untersuchungen mit unterschiedlich langen Zeitreihen deutet sich an, dass die Hochwasserabflussmengen nach 2000 rückläufig sein könnten:

Wesentliche Ursachen für diese Entwicklung sind steigende Lufttemperaturen, veränderte Niederschlagsverhältnisse sowie eine Abnahme der Schneespeicherung. Niederschläge fallen häufiger als Regen statt als Schnee und tragen dadurch unmittelbarer zum Abfluss (direkter Abfluss) bei, was die Hochwasserentstehung begünstigt. Hierbei ist zu beachten, dass die gemessenen Werte teilweise zusätzlich durch wasserwirtschaftliche Maßnahmen – wie Niedrigwasseraufhöhung oder Hochwasserschutz – beeinflusst werden und somit nicht zwingend allein auf den Klimawandel zurückzuführen sind.

Was können wir für die Zukunft sagen?

Die zukünftige Abflussentwicklung ("Abflussprojektionen") in Bayern wird mit Hilfe von Wasserhaushaltsmodellen abgeschätzt. Hierfür werden zwei Emissionszenarien (RCP-Szenarien - RCP2.6 und RCP8.5) auf Basis des 5. IPCC-Berichtes simuliert. Informationen zu den klimatischen Grundlagen und der Wasserhaushaltsmodellierung sind den folgenden Unterseiten sowie den unten angegebenen Links zu entnehmen. Ausführliche Erläuterungen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf die Abflussverhältnisse in bayerischen Flüssen bis zum Jahr 2100 finden sich in der nebenstehenden Publikation „Klimawandel und Abflüsse in Bayern“ der Reihe UmweltSpezial.

Die nachfolgenden Karten zeigen die projizierten Veränderungen des mittleren Hochwasserabflusses (MHQ) bis zum Ende des Jahrhunderts (2071 bis 2100) gegenüber dem Referenzzeitraum 1971 bis 2000 an 60 ausgewählten Pegeln für Bayern. Dargestellt sind die Entwicklungen für ein Szenario ohne Klimaschutz (RCP8.5) für das Wasserhaushaltsjahr, sowie Sommer- und Winterhalbjahr. Die Änderungssignale der Pegel in den Karten sind auf Basis der Lage der Bandbreite der Abflussprojektionen vereinfacht dargestellt.

Drei Bayernkarten zeigen die projizierten Klimaänderungssignale von 60 Auswertepegeln für den MHQ im Vergleich zum Referenzzeitraum 1971 bis 2000 für das gesamte hydrologische Jahr (Karte rechts), das hydrologische Sommerhalbjahr (Karte Mitte) sowie das hydrologische Winterhalbjahr (Karte rechts). Eine Legende unterhalb erläutert die Symbole der Klimaänderungssignale. Diese sind 'deutlich abnehmend', 'abnehmend', 'indifferent', 'zunehmend' und 'deutlich zunehmend'.

Dargestellt sind drei Bayernkarten, die die projizierten Veränderungen des MHQ von 2071 bis 2100 gegenüber dem Referenzzeitraum von 1971 bis 2000 für das Szenario RCP8.5 (Szenario ohne Klimaschutz) abbilden

Die Abflussprojektionen bis zum Jahr 2100 bestätigen und verstärken die bisher beobachteten Entwicklungen. Besonders in Südbayern und im Alpenraum nehmen die Hochwasserkennwerte signifikant zu, da hier sowohl hohe Niederschlagsmengen als auch veränderte Schneeschmelzprozesse zusammenwirken. Aber auch in Nordbayern sind überwiegend steigende Hochwasserabflüsse zu erwarten, wenngleich die regionale Ausprägung stärker variiert.

Der mittlere Hochwasserabfluss wird im Sommerhalbjahr in ganz Bayern voraussichtlich zunehmen. Zudem steigt das Risiko für kurzfristige, sehr hohe Hochwasserabflüsse durch Starkregenereignisse. Diese Ereignisse sind zwar räumlich begrenzt, können jedoch lokal erhebliche Schäden verursachen, unabhängig vom betrachteten Szenario. Im Winterhalbjahr wird ebenfalls eine sichere Zunahme in Südbayern erwartet, während in Nordbayern kein klarer Trend erkennbar ist. Dabei ist die Zunahme für Nordbayern beim oben dargestellten RCP8.5 deutlicher als für RCP2.6. Insgesamt deutet sich damit eine stärkere Extremisierung des Abflussgeschehens an.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Veränderung der Hochwasserjährlichkeiten. Hochwasserereignisse, die statistisch nur alle fünf (HQ₅) oder 50 (HQ₅₀) Jahre auftreten, werden künftig häufiger erreicht oder überschritten. Gleichzeitig steigen die zugehörigen Abflussmengen an, sie werden also auch intensiver. Dies betrifft insbesondere seltene, sehr große Hochwasserereignisse, die für den Hochwasserschutz und die Auslegung von Schutzbauwerken von zentraler Bedeutung sind. Hierbei ist zu beachten, dass die Unsicherheit der Klimaänderungssignale, insbesondere bei höheren Jährlichkeiten, groß ist und belastbare Aussagen daher sehr schwierig sind.

Bei den hier beschriebenen Änderungen wird nicht unterschieden, wie die Hochwasser entstehen. Vor allem zu kurzzeitigen und kleinräumigen Ereignissen, wie sie durch Starkregen hervorgerufen werden, sind die Modellierungen der Zukunft noch sehr unsicher. Darauf geht die nebenstehende Unterseite Starkregen ein.

Ergebnisse des Projektes ClimEx

Das Projekt ClimEx ergänzt die Ergebnisse von KLIWA hinsichtlich der Hochwasserentstehung, der belastbaren Ableitung von Hochwasserjährlichkeiten sowie Aussagen zur zukünftigen Entwicklung besonders extremer Hochwasserereignisse. Die Anzahl von Starkregentagen seigt, sowie der Anteil des Starkniederschlags am Gesamtniederschlag. Es wird also seltener, dafür aber intensiver regnen. Auch andere Extremereignisse werden in der Folge zunehmen, was sich in einer deutlichen Veränderung der Jährlichkeiten von Hochwasserabflüssen zeigt. Trotz dieser sehr dominanten Trends gestalten sich die Veränderungen räumlich und zeitlich sehr dynamisch und fallen in den 98 untersuchten bayerischen Flussgebieten durchaus unterschiedlich aus. Sie erfordern die Entwicklung und Implementierung flexibler Anpassungsmechanismen in der Wasserwirtschaft. Detailinformationen bietet die dazugehörige Projektseite.

KlimEx (engl. ClimEx)