Nachwuchsforschungsgruppe Hochwasservorhersage und Frühwarnung

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Julian Hofmann

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Herausforderungen und Ziele

Sturzfluten Juli 2021 Vicht Urheberrecht: © IWW Sturzfluten Juli 2021 Vicht

Hochwasser ist ein natürliches Ereignis. Allerdings wird es durch den zunehmenden Klimawandel, den menschlichen Eingriffen in den natürlichen hydrologischen Kreislauf und die intensivierte Aggregation von Werten und Menschen in gebietsnahen Regionen zu einer gesellschaftlichen Herausforderung. Politik, Wissenschaft, Hochwasserschutzinstitutionen und betroffene Gemeinschaften sehen sich der gegenwärtigen und zukünftigen Aufgabe gegenüber, mit diesem Problem umzugehen.

Ein zentrales Problem bei der Entwicklung von Hochwasservorhersagesystemen liegt in der Genauigkeit und Vorhersagezeit, insbesondere im Hinblick auf die Vorhersage von starkregenbedingten Hochwasserereignissen. Besonders bei extremen Starkregenereignissen, die zu plötzlichen urbanen Überschwemmungen führen können, entstehen diese in äußerst dynamischen Wetterlagen und sehr rasch. Pluviale Überflutungen und Sturzfluten können äußerst kurzfristig entstehen. Die Vorhersage solcher starkregenbedingter Hochwasserereignisse erfordert besondere methodische Ansätze im Bereich Modellierung, Vorhersage und effektiven Warnung.

Im Bereich Hochwasserfrühwarnung gilt es noch viele Fragestellungen zu erforschen, insbesondere im Umgang mit erheblichen Unsicherheiten in den Modellvorhersagen. Hierbei ist es entscheidend, wie diese Unsicherheiten bewertet und mit welchen zusätzlichen Informationen sie möglicherweise reduziert werden können. Ebenso stellt sich die Frage, wie Vorhersagedaten und deren Unsicherheiten effektiv kommuniziert werden können und welche Handlungsempfehlungen daraus abgeleitet werden können. Ein weiterer Aspekt ist die Kommunikation darüber, dass Prognosen nicht alle Eventualitäten abdecken können und daher eine vollständige Vorhersehbarkeit nicht gewährleistet ist. Dieses Forschungsfeld ist äußerst spannend und bietet viele Möglichkeiten zur Weiterentwicklung.

Das Ziel der dieser Forschungsgruppe ist es, die verschiedenen Aspekte der Modellierung, Vorhersage und Warnung von Hochwasserereignissen zu erforschen und neue Modellsysteme zu entwickeln.

 
 

Aufgaben und Forschungsmethoden

Verschiedene Methoden der Modellierung und Voresagen Urheberrecht: © J. Hofmann Verschiedene Methoden der Modellierung und Voresagen

Unsere Forschungsgruppe widmet sich der gründlichen Analyse und Möglichkeiten der Vorhersage von (starkregeninduzierten) Hochwasserereignissen. Dabei untersuchen wir verschiedene Aspekte, angefangen bei der Analyse von Niederschlagsdaten über die Charakterisierung von Hochwasser bis zur detaillierten Untersuchung der Ereignisse. Wir verwenden vielfältige Methoden, darunter statistische Ansätze, deterministische Modelle, numerische Simulationen und künstliche Intelligenz, um den gesamten Verlauf von der Entstehung des Hochwassers bis zu seinem Verlauf im Flussgebiet zu modellieren und zu untersuchen. Des weiteren untersuchen wir die Anwendbarkeit von numerischen Simulationen und Künstlicher Intelligenz im Bereich der Frühwarnung.