Kampf gegen Flutkatastrophen: Wissenschaft entwickelt lokal ausgerichtete Frühwarnsysteme für Starkregen

Kiel, 7. Juli 2022

Der Klimawandel lässt die Zahl der Starkregenfälle in Deutschland steigen. Das erhöht die Gefahr von Überschwemmungen. Im deutsch-dänischen Interreg-Projekt NEPTUN entwickeln Wissenschaftler*innen zusammen mit Unternehmen ein System, das frühzeitig vor Starkregen und einer Überlastung der Kanalisation warnt – und automatisch lokale Schutzmaßnahmen einleiten kann.

Dichtes Netzwerk zur Prognose von Starkregen kann schützen

Wie verheerend die Folgen von Starkregen sein können, hat im vergangenen Sommer die Flutwasserkatastrophe im Ahrtal in Rheinland-Pfalz gezeigt. Auch Norddeutschland und Dänemark sind trotz unterschiedlicher Geländetopologie von Starkregen und daraus resultierenden Überschwemmungen bedroht. Aktuelle Analysen zeigen, dass schon jetzt das Wetterphänomen vermehrt auftritt, insbesondere in den Sommermonaten.

Wie sich die Auswirkungen des Klimawandels und der dadurch zunehmenden Extremwetterlagen besser vorhersagen und Lösungen entwickeln lassen, das untersuchen Wissenschaftler*innen zusammen mit Unternehmen im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten deutsch-dänischen Interreg-Projekts NEPTUN.

"Auch in Regionen, die im Gegensatz zum Ahrtal weniger gefährdet sind, wie Schleswig-Holstein, überfordert Starkregen oft die Kanalisationen und kann zu Überschwemmungen führen. Wir möchten dafür praktikable Lösungen entwickeln, die für jeden Ort anwendbar sind.“ sagt Dr. Agnes Sachse, Geowissenschaftlerin im NEPTUN-Projekt und am Kompetenzzentrum Geo-Energie (KGE) der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU).

Lokale und regionale Vorhersagemodelle etwa, die zusammen mit landesweiten Messsystemen ein dichtes Netzwerk zur Prognose von Starkregenfällen bilden, seien ein wichtiger Ansatz zum Schutz der Bevölkerung, so Sachse und ihr Kollege Dr. Dirk Schäfer.

System warnt vor Überschwemmungen und leitet Schutzmaßnahmen ein

Die Wissenschaftler Dr. Alexander Schaum und Henry Baumann vom Lehrstuhl für Automatisierungs- und Regelungstechnik der Technischen Fakultät der CAU arbeiten im Rahmen von NEPTUN und zusammen mit der Aalborg Universitet (AAU) sowie deutschen und dänischen Ingenieurbüros an einem solchen lokalen Frühwarnsystem für Starkregen in Flensburg. Immer wieder kommt es hier zu Überschwemmungen, weil die Kanalisation mit der Aufnahme der Wassermengen bei Starkregen überlastet ist.

Das Frühwarnsystem berechnet mithilfe von Radardaten die zu erwartenden Niederschlagsmengen, gleicht sie mit den Pegelständen der Kanalisation ab und schätzt anhand eines sogenannten hydrodynamischen Fließmodells, wo sich in der Stadt übermäßig Wasser ansammeln könnte – und wo die Kanalisation zu überlasten droht.

"Wird es an das Prozessleitsystem der Kanalisation angeschlossen, kann es automatisch dessen Zu- und Abläufe ansteuern" , erläutert Baumann.

Das System sendet daraufhin ein Warnsignal aus. Doch das Programm warnt nicht nur, es könnte in Zukunft auch Schutzmaßnahmen einleiten.

„Das Regenwasser könnte so zurückgehalten oder zum Beispiel auf Überflutungsflächen umgeleitet werden, um Überschwemmungen im Innenstadtbereich zu vermeiden.“

Aktuell arbeitet das Team an einem Prototyp, um das Frühwarnsystem und die automatische Steuerung der Regenkanalisation auch für andere Städte und Gemeinden nutzbar zu machen.

„Unser neuartiges System simuliert die Fließwege des Wassers innerhalb einer Ortschaft laufend alle fünf Minuten“, so Baumann.

Dadurch seien die Vorhersagen der Wasseransammlungen noch verlässlicher.

„Wir setzen dafür eine Open Source Software ein. So lässt sich das Fließmodell relativ kostengünstig für jeden Ort anfertigen und das Frühwarnsystem auch auf andere Regionen übertragen.“

Unterstützt wird das Team dabei von einem internationalen Firmen-Netzwerk bestehend aus: hydro&meteo (Lübeck), Vescon Aqua (Flensburg), LNH Water (Kopenhagen), Kjartan Ravn Consult (Kolding) und Benjamin Refsgaards Consult (Kolding).

Lesen Sie hier mehr über die Innovationskooperation

Über das NEPTUN-Projekt

NEPTUN ist ein Interreg-Projekt, das bündelt kleine und mittelständische Unternehmen über die deutsch-dänische Grenze hinweg mit dem Ziel so Innovations-und Wachstumspotenzial in den Bereichen Wasser, Abwasser und Klimaanpassung anzustoßen und gleichzeitig eine Brücke zwischen Angebot und Nachfrage über die deutsch-dänische Grenze hinweg zu bauen.

NEPTUN wird von Interreg Deutschland-Dänemark mit Mitteln aus dem Europäischen Fond für Regionalentwicklung finanziert und läuft von 2020 bis 2023.

Lesen Sie mehr über Interreg Deutschland-Dänemark auf www.interreg5a.eu