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Unwetterwarnung für einzelne Straßenzüge

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 02.06.2014 18:47

Gewitterzellen sind kleine Wetterphänomene mit bisweilen großen Konsequenzen. So verursachte ein dreistündiger Starkregen im Juli 2011 in der dänischen Hauptstadt Kopenhagen Schäden von geschätzt 660 Millionen Euro. Mit zeitlich und räumlich hochaufgelösten Radardaten sollen jetzt bessere Unwetterwarnungen möglich werden. Zum Einsatz kommt dafür eine neue Generation von Radargeräten, die auf anderen Wellenlängen als die derzeitigen Systeme arbeiten. Im texanischen Dallas/Fort Worth wird das erste derartige Netzwerk installiert, doch eingesetzt wird die Technologie auch in Hamburg.

Die Abkühlung nach einem langen, heißen Sommertag kam überraschend und fiel heftig aus. Den ganzen Tag hatten die Kopenhagener am Samstag, den 2. Juli 2011 sonniges und heißes Sommerwetter genossen, im benachbarten Roskilde feierten Tausende vor den sechs Bühnen des bekannten Musikfestival bei heißen Rhythmen und hohen Temperaturen. Am frühen Abend ging der Hochsommertag jedoch schnell und drastisch zu Ende. Ein heftiges Wärmegewitter ließ die Temperaturen binnen Minuten abstürzen, im Zentrum Kopenhagens rauschten innerhalb von drei Stunden 150 Liter pro Quadratmeter Regen zu Boden, die normale Regenmenge von zwei Monaten. Mehr als einen halben Meter hoch stand das Wasser in manchen Straßen, U-Bahnstationen und Unterführungen wurden geflutet, der Hauptbahnhof der Stadt musste überstürzt evakuiert werden, ebenso der bekannte Vergnügungspark Tivoli. Der dänische Wetterdienst DMI zählte mehr als 18.000 Blitze.

Die Wetterdienste Deutschlands und Dänemarks hatten zwar schon den ganzen Tag vor drohenden schweren Gewittern gewarnt, doch die Unwetterzellen sind zu klein, als dass die Regenradare sie genau erfassen können. Wo und wann genau der Himmel seine Schleusen öffnet und wie viel Wasser dann herunterkommt, können die Meteorologen nicht sagen. Oft liegt nur eine Häuserblock-Breite zwischen Überschwemmung und Trockenheit. Während am 2. Juli 2011 im Zentrum von Kopenhagen Chaos herrschte und die Rettungskräfte mit Evakuierungen beschäftigt waren, feierten 30 Kilometer entfernt die Besucher des Roskilde Festivals weitgehend ungerührt weiter. Dort fielen nur vergleichsweise moderate 50 Liter, die eher für willkommene Erfrischung sorgten.

Hochaufgelöste Regenradardaten in Hamburg

Kein Wunder, dass die Behörden gern eine genauere Vorwarnung hätten. "Man möchte natürlich vorher wissen, ob und welche U-Bahnstationen man sperren muss, oder ob man vielleicht irgendwelche Schleusen öffnen muss, damit das Wasser abfließen kann", sagt Katharina Lengfeld, Postdoc am Institut für Meteorologie der Universität Hamburg. Ein solcher Service rückt mit einer neuen Generation von Wetterradar näher, die im sogenannten X-Band arbeiten. Das ist eine kürzere Wellenlänge als sie die etablierten Radarsysteme der Wetterdienste benutzen und sie liefert besser aufgelöste Bilder. "Das Institut für Meteorologie hat ein Gerät, das uns den Niederschlag in einem kleinen Raster von 60 Meter Auflösung gibt und auch alle 30 Sekunden eine Messung durchführt, anstatt alle 5 Minuten wie die gängigen Wetter-Radars", erklärt Lengfeld. Auf dem Hochhaus des Geomatikums in der nördlichen City installiert, kann das Radar nahezu das komplette Stadtgebiet abdecken. Die Hamburger Meteorologen erproben zurzeit noch die Technologie.

So liefern X-Band-Geräte zwar räumlich und zeitlich wesentlich feiner aufgelöste Bilder, doch die höherfrequente Radarstrahlung wird dafür auch wesentlich stärker vom Regen geschluckt. "Wenn man zwei Niederschlagsereignisse räumlich hintereinander hat, dann sieht man das zweite Niederschlagsereignis weniger intensiv als es eigentlich wäre", erklärt Katharina Lengfeld dieses "Dämpfung" genannte Phänomen. Die Hamburger Meteorologen versuchen, diese Schwäche durch eine Korrelation mit den C-Band-Radardaten des Deutschen Wetterdienstes auszugleichen. Derzeit laufen die Arbeiten, aus dieser Kombination zuverlässige und stets verfügbare Daten zu generieren, die dann zur Grundlage einer straßengenauen Regenvorhersage im Hamburger Raum dienen können. Für eine derart detaillierte Unwettervorhersage ist man in Verhandlungen mit entsprechenden Partnern, die aufgrund der Regendaten der Hamburger auch Überflutungswarnungen erstellen können. Lengfeld schätzt, dass es noch ein bis zwei Jahre dauern wird, bis ein solcher Service zur Verfügung steht.

X-Band-Radarstation im CASA-Versuchsgebiet in Oklahoma. (Bild: University of Massachusetts)
Im zentraltexanischen Ballungsraum Dallas/Fort Worth wird ein derartiges Unwetterradarsystem auf Basis der X-Band-Technologie mit insgesamt acht Radarstationen bereits aufgebaut. Leiter des Projektes ist der an der Colorado State University lehrende Ingenieur Chandra Chandrasekar, der Pionier des X-Band-Wetterradars. "X-Band-Radargeräte sind wesentlich preiswerter als die traditionellen C-Band-Geräte und sie lassen sich viel leichter installieren, weil sie nicht so groß sind", erklärt er, "in Ballungsräumen können sie schnelle Informationen über Überflutungen, Niederschläge und andere Unwetter liefern." Nach einem Versuchssystem in Oklahoma steht jetzt für Dallas/Fort Worth der erste voll funktionsfähige Wetterradar mit X-Band-Geräten an, der dortige Wetterdienste und Zivilschutzbehörden mit aktuellen und räumlich hochaufgelösten Unwetterwarnungen versorgen wird.

"In Dallas/Fort Worth gibt es interessanterweise jede Art von Unwetter", meint der indischstämmige Ingenieur, "man hat Tornados, gewaltige Hagelstürme, Starkregen und heftige Windstürme. Wir wollen all diese Unwetter beobachten." Chandrasekars Ballungsraumradar hat bereits die Geländemodelle zur Verfügung, die in Hamburg noch fehlen, um aus Regenradardaten Überflutungsrisiken für einzelne Straßenzüge abzuleiten. So kann man dem Katastrophenschutz im Ernstfall sagen, welche Straßen passierbar und welche durch Fluten blockiert sind. Für den Großraum Tokio mit seinen rund 35 Millionen Einwohnern ist ein X-Band-System mit insgesamt 40 Stationen geplant, auch in Seoul und in einigen chinesischen Megacities sind ebenfalls entsprechende Netzwerke vorgesehen.

Überflutungsmodell für Amsterdam

Simulierte Überflutung im 3Di-Modell von Amsterdam. (Bild: Nelen & Schuurmans)

Doch auch für die kleineren europäischen Metropolen sind solche Netzwerke von Interesse. "In den Niederlanden rechnen wir infolge des Klimawandels mit häufigeren Starkregen", erklärt die Hydrologin Jojanneke van Vossen von der Consulting-Firma Nelen & Schuurmans aus Utrecht mit Blick auf das Kopenhagener Unwetter vom 2. Juli 2011, "und Städte wie etwa Amsterdam wollen wissen, welche Schäden solche Ereignisse anrichten können." Nelen & Schuurmans hat mit Partnern der Technischen Universität Delft und des Wasserbauforschungsinstituts Deltares das Überflutungsmodell 3Di entwickelt, mit dem für jede einzelne Stelle Amsterdams gezeigt werden kann, wie hoch dort das Wasser nach einem bestimmten Niederschlagsereignis stehen wird. Das System ist detailliert genug, um sogar den Einfluss von Verkehrsberuhigungsschwellen auf den Straßen auf die Überflutung zu simulieren. Vorerst ist es ein Analyse-Instrument für die Verwaltung und den Zivilschutz, um Schwachpunkte im Stadtgebiet zu identifizieren. Doch das Modell kann auch zu Prognose- oder gar Vorhersagezwecken eingesetzt werden, um schließlich eine kurzfristige Unwetterwarnung herauszugeben.

"Wir haben in den Niederlanden das Glück", erläutert van Vossen, "dass erst kürzlich im staatlichen Auftrag ein digitales Geländemodell des gesamten Landes erstellt wurde, das eine Auflösung von einem Viertelquadratmeter hat." Mit diesen Daten kann im Grunde für jeden Punkt der Niederlande ein Überflutungsmodell entworfen werden. Neben Amsterdam haben auch die beiden Nachbarstädte Den Haag und Rotterdam ihr Interesse an Überflutungsmodellen erklärt, so dass der größte Ballungsraum des Landes schon bald abgedeckt sein wird. Gut möglich, dass dann die anderen Kommunen dem Beispiel der drei größten Städte folgen.