Überwachungs-, Modellierungs- und Prognosesysteme

Die Bewältigung der Klimavariabilität und ihrer Erscheinungsformen im täglichen Wetter erfordert die Verfügbarkeit aktueller und zuverlässiger Klimainformationen sowie aktuelle Informationen über das Auftreten und die Schwere von Extremereignissen, mögliche Auswirkungen und deren Dauer. So bieten z. B. dürrebedingte Überwachungs- und Berichterstattungstätigkeiten eine Basisinformation und stellen ein Barometer zur Änderung der klimatischen Bedingungen zur Verfügung, das auf den Beginn der Dürre hindeuten kann. Die strategische Dürreüberwachung kann mithilfe von Dürreindikatoren erreicht werden. Die am häufigsten angetroffenen Parameter von Bach-Dürren sind: der niedrigste Fluss von Dürre, kumulatives Wassermangelvolumen und Dürredauer. Die beiden letzten von ihnen hängen von einer Entladung ab, die so genannte Abschneidungsebene (Schwellenstrom). Es wird eine Reihe von Kriterien für die Bestimmung des Abschneidungsniveaus angenommen. Sie stützen sich entweder auf hydrologische Räumlichkeiten, die die Abschneidung in Abhängigkeit von den ausgewählten Strömungsmerkmalen behandeln, oder auf wirtschaftlichen Räumen, d. h. unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der Wassernutzer. Auch Wasserqualitätsparameter werden überwacht, da die Zusammensetzung die aquatische Umwelt und die Verfügbarkeit von Wasser für verschiedene Anwendungen beeinflusst. Zentralregierung, lokale Regierungen und Wasserbehörden sind die wichtigsten für die Überwachung und Verwaltung von Wassersystemen.

Kommunikationssysteme helfen Entscheidungsträgern auf allen Ebenen bei kritischen Managemententscheidungen über klimabezogene menschliche Aktivitäten, insbesondere im Bereich des Wasserressourcenmanagements. Kommunikation, Informationsaustausch und ein Notfallplan können so die Auswirkungen extremer Klimaereignisse reduzieren. Ein Beispiel ist die von der GFS entwickelte Europäische Beobachtungsstelle für Dürre (EDO). Sie überwacht, bewertet und prognostiziert Dürreereignisse in ganz Europa. Edo zielt darauf ab, aktuelle dürrerelevante Informationen wie den monatlich aktualisierten Standardisierten Niederschlagsindex (SPI), täglich aktualisierte modellierte Bodenfeuchteanomalien und Fernerkundungsbeobachtungen zum Zustand der Vegetationsdecke (d. h. Anomalie des Anteils der absorbierten Photosynthetisch aktiven Strahlung (fAPAR), Normalisierte Differenzwasserindex (NDWI)) und einwöchige Vorhersage der Bodenfeuchte zu präsentieren. Auf der anderen Seite, um die Fähigkeit zur Vorhersage und Bewältigung von Hochwasserrisiken zu verbessern, gibt es mehrere technische Optionen:

• einschließlich der Installation eines telemetrischen Netzes und Wetter- und hydrologischen RADARS;
• Entwicklung von Digital Elevation Models (DEM) zur Identifizierung von Hochwassergebieten und zur Analyse der Ausbreitung von Überschwemmungen;
• Einrichtung eines Überwachungssystems, das Echtzeitinformationen über den Wasserstand liefert und es mit Daten über aktuelle Niederschlags- und Wettervorhersagen koppelt.

All diese ermöglichen eine schnellere und präzisere Prognose von Hochwasserereignissen und ermöglichen eine frühere Warnung an die Betroffenen. Die Entwicklung solcher Systeme über administrative Grenzen hinweg ist von entscheidender Bedeutung und erfordert die Schaffung eines einzigen Hochwassermeldesystems, um die Effizienz zu gewährleisten. Erhebliche Investitionen für die Installation und Modernisierung betrieblicher Hochwasservorhersagesysteme stehen bereits auf der Tagesordnung der nationalen hydrometeorologischen Dienste. Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) räumt ein, dass in vielen Teilen der Weltprognosen nach wie vor die einzige wirksame Maßnahme bleibt, die realistisch umgesetzt werden kann, um Leben und Eigentum angesichts extremer meteorologischer Ereignisse zu schützen.

Die verbesserte Fähigkeit, Spitzenentladungen vorherzusagen, ist nach wie vor eine der wichtigsten nicht-strukturellen Maßnahmen für den Hochwasserschutz. Längere Vorlaufzeiten sind wünschenswert, da sie bei extremen Entladungen mildernde Maßnahmen und Reaktionen erleichtern. Die Einbeziehung numerischer Wettervorhersagen (NWP) in ein Hochwasserwarnsystem kann die prognostizierten Vorlaufzeiten von wenigen Stunden auf einige Tage erhöhen. Ein Beispiel für die laufende Forschung und Umsetzung verbesserter Hochwasservorhersagen ist die Entwicklung des Europäischen Hochwasserwarnsystems (EFAS). Es wurde entwickelt, um die Vorbereitung auf Überschwemmungen in transnationalen europäischen Flusseinzugsgebieten zu erhöhen. Es versorgt die lokalen Wasserbehörden mit mittlerer Reichweite und probabilistischen Hochwasservorhersagen 3 bis 10 Tage im Voraus.

Die Vorlaufzeiten für Hochwasserwarnungen von 3 bis 10 Tagen werden durch die Aufnahme von mittelfristigen Wettervorhersagen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) und des Europäischen Zentrums für mittlere Wettervorhersagen (ECMWF) erreicht, die einen vollständigen Satz von 51 probabilistischen Prognosen des Ensemble Prediction System (EPS) des ECMWF umfassen. Eine weitere Studie untersucht Blitzfluten im Mittelmeerraum. Flash-Überschwemmungen sind eine der verheerendsten Gefahren in Bezug auf den Verlust von Menschenleben und Infrastrukturen. In den letzten zwei Jahrzehnten brachten Überschwemmungen allein in Frankreich Verluste in Höhe von einer Milliarde Euro mit sich. Eines der Probleme bei Blitzfluten ist, dass die Warnzeiten sehr kurz sind. Eine weitere grundlegende Überwachungsaktivität bezieht sich auf Hitzewellen, die beispielsweise im Sommer 2003 für dramatische Mortalitäts- und Morbiditätseffekte auf die europäischen Bevölkerungen verantwortlich waren.

IPCC -Kategorien

Sozial: Information, Strukturell und physisch: technologische Optionen

Stakeholderbeteiligung

Diese Kategorie von Anpassungsmöglichkeiten betrifft den öffentlichen Sektor auf verschiedenen Ebenen. Stakeholder können an allen Schritten des Überwachungs-, Verarbeitungs- und Entscheidungsprozesses beteiligt werden. Die Rolle der Interessenträger ist von entscheidender Bedeutung für jeden Prozess, der zu einer Entscheidung führt, die Auswirkungen auf die sozialen und wirtschaftlichen Systeme hat.

Erfolgsfaktoren und Hemmnisse

Die aktuellen NWPs stellen die räumliche Variabilität des Niederschlags in einem vergleichsweise kleinen Einzugsgebiet nicht dar. Dies deutet vielleicht darauf hin, dass NWPs Auflösung und/oder Disaggregationstechniken verbessert werden müssen, um die räumliche Lücke zwischen Meteorologie und Hydrologie zu verringern. Darüber hinaus bedarf es sowohl einer stärker theoretischen Entwicklung von Hochwasservorhersagesystemen als auch einer überzeugenden Strategie zur Bewältigung der Kaskadierung von Unsicherheiten in einem operativen Rahmen. Derzeit führen hydrologische und hydraulische Prognosen auf der Grundlage von NWP EPS nicht zu angemessenen Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Prognosevariablen. Mögliche Fehler müssen beim Design minimiert und bei der Dateninterpretation erkannt werden. Alle Unsicherheitsquellen müssen bei jeder Entscheidung angemessen berücksichtigt werden, und in einigen Fällen könnte die Unsicherheit der Prognosen einfach hoch sein, um verfügbare Modelle zu nutzen. Die Koordinierung zwischen den Einrichtungen, die Daten erheben, ist notwendig, und es ist nicht einfach zu erreichen, und es ist oft einer der entscheidenden einschränkenden Faktoren. Evaluierungen der Wirksamkeit der Überwachung und insbesondere der FWS stehen nur selten zur Verfügung und sind dringend erforderlich, um bewährte Verfahren zu informieren.

Kosten und Nutzen

Signifikante direkte Vorteile ergeben sich typischerweise aus der Kombination von Überwachungs-, Modellierungs- und Prognosesystemen mit EWS. Indirekte Vorteile sind mit der Umsetzung dieser Option verbunden, beispielsweise trägt sie dazu bei, die durch Dürren verursachten Verluste in der Landwirtschaft zu verringern. Wenn übermäßige Mengen bestimmter Parameter (z. B. Stickstoff) vorhanden sind oder in bewässertem Wasser angewendet werden, kann die Produktion mehrerer allgemein angebauter Kulturen aufgrund von Überstimulation des Wachstums, verzögerter Reife oder schlechter Qualität verärgert sein.

Rechtliche Aspekte

Die EU-Politiken, in denen die Maßnahme durch die Hochwasserrichtlinie und die Wasserrahmenrichtlinie gefördert werden könnte. Die Hochwasserrichtlinie verpflichtet die Mitgliedstaaten, zu bewerten, ob alle Wasserläufe und Küstenlinien von Überschwemmungen bedroht sind, das Hochwasserreichtum und die in diesen Gebieten gefährdeten Vermögenswerte und Menschen abzubilden und angemessene und koordinierte Maßnahmen zur Verringerung dieses Hochwasserrisikos zu ergreifen. Die Daten könnten auch von GMES stammen. Es gibt bereits ein Europäisches Hochwasserwarnsystem (EFAS), das ein Frühwarnsystem ist, das den nationalen und regionalen Systemen komplementär ist. Sie stellt den nationalen Instituten und der EG Informationen über mögliche Überschwemmungen innerhalb der nächsten drei oder mehr Tage zur Verfügung.

Umsetzungszeitraum

1-5 Jahre.

Lebensdauer

Variabel.

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