Überwachungs-, Modellierungs- und Prognosesysteme

Die Bewältigung der Klimavariabilität und ihrer Manifestationen im täglichen Wetter erfordert die Verfügbarkeit aktueller und zuverlässiger Klimainformationen sowie aktueller Informationen über das Auftreten und die Schwere von Extremereignissen, mögliche Auswirkungen und deren Dauer. Beispielsweise liefern dürrebezogene Überwachungs- und Berichterstattungstätigkeiten eine Basis von Informationen und ein Barometer für Veränderungen der klimatischen Bedingungen, die auf den Beginn der Dürre hindeuten können. Eine strategische Dürreüberwachung kann mithilfe von Dürreindikatoren erreicht werden. Die am häufigsten angetroffenen Parameter von Bachdürren sind: der niedrigste Bachfluss der Dürre, das kumulative Wassermangelvolumen und die Dürredauer. Die beiden letzten von ihnen hängen von einer gewissen Entladung ab, die als Trunkationsebene (Schwellenstrom) bezeichnet wird. Für die Bestimmung des Trunkationsniveaus wird eine Reihe von Kriterien angenommen. Sie stützen sich entweder auf hydrologische Anlagen, in denen der Absenkungsgrad in Abhängigkeit von den gewählten Strömungseigenschaften behandelt wird, oder auf wirtschaftliche Anlagen, d. h. Anlagen, die den Bedürfnissen der Wassernutzer Rechnung tragen. Auch die Parameter der Wasserqualität werden überwacht, da sich die Zusammensetzung auf die aquatische Umwelt und die Verfügbarkeit von Wasser für verschiedene Verwendungszwecke auswirkt. Zentralregierungen, Kommunen und Wasserbehörden sind die wichtigsten für die Überwachung und Verwaltung von Wassersystemen.

Kommunikationssysteme unterstützen Entscheidungsträger auf allen Ebenen bei kritischen Managemententscheidungen in Bezug auf klimabezogene menschliche Tätigkeiten, insbesondere in Bezug auf die Bewirtschaftung der Wasserressourcen. Kommunikation, Informationsaustausch und ein Notfallplan können so die Auswirkungen extremer Klimaereignisse verringern. Ein Beispiel ist die von der GFS entwickelte Europäische Dürrebeobachtungsstelle (EDO). Sie überwacht, bewertet und prognostiziert Dürreereignisse in ganz Europa. EDO zielt darauf ab, aktuelle dürrerelevante Informationen wie den monatlich aktualisierten Standardized Precipitation Index (SPI), täglich aktualisierte modellierte Bodenfeuchtigkeitsanomalien und Fernerkundungsbeobachtungen zum Zustand der Vegetationsbedeckung (d. h. Anomalie des Anteils der absorbierten photosynthetisch aktiven Strahlung (fAPAR), Normalized DifferenceWater Index (NDWI))) sowie eine einwöchige Vorhersage der Bodenfeuchtigkeitsanomalie zu präsentieren. Um das Hochwasserrisiko besser vorhersagen und steuern zu können, gibt es mehrere technische Optionen:

• einschließlich der Installation eines telemetrischen Netzes und des Wetter- und hydrologischen RADARS;
• Entwicklung digitaler Höhenmodelle (DEM), um hochwassergefährdete Gebiete zu identifizieren und die Ausbreitung von Überschwemmungen zu analysieren;
• Einrichtung eines Überwachungssystems, das Echtzeitinformationen über den Wasserstand liefert und mit Daten über aktuelle Niederschläge und Wettervorhersagen koppelt.

All dies ermöglicht eine schnellere und präzisere Prognose von Hochwasserereignissen und ermöglicht eine frühzeitige Warnung der Betroffenen. Die Entwicklung solcher Systeme über Verwaltungsgrenzen hinweg ist von entscheidender Bedeutung und erfordert die Schaffung eines einheitlichen Hochwassermeldesystems, um die Effizienz zu gewährleisten. Bedeutende Investitionen für die Installation und Modernisierung betriebsbereiter Hochwasservorhersagesysteme stehen bereits auf der Agenda der nationalen hydrometeorologischen Dienste. Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) erkennt an, dass Prognosen in vielen Teilen der Welt nach wie vor die einzige wirksame Maßnahme sind, die realistisch umgesetzt werden kann, um Leben und Eigentum angesichts extremer meteorologischer Ereignisse zu schützen.

Die verbesserte Vorhersage von Spitzenentladungen ist nach wie vor eine der wichtigsten nicht-strukturellen Maßnahmen für den Hochwasserschutz. Verlängerte Prognose-Vorlaufzeiten sind wünschenswert, da sie das Eindämmen von Maßnahmen und die Reaktion bei extremen Entladungen erleichtern. Die Integration numerischer Wettervorhersagen (NWP) in ein Hochwasserwarnsystem kann die Vorlaufzeiten von einigen 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 grenzüberschreitenden europäischen Flusseinzugsgebieten zu verbessern. Es stellt den lokalen Wasserbehörden Informationen über mittlere und wahrscheinliche Hochwasservorhersagen 3 bis 10 Tage im Voraus zur Verfügung.

Hochwasserwarnvorlaufzeiten von 3-10 Tagen werden durch die Einbeziehung von mittelfristigen Wettervorhersagen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) und des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersagen (ECMWF) erreicht, die einen vollständigen Satz von 51 probabilistischen Vorhersagen aus dem Ensemble Prediction System (EPS) des ECMWF umfassen. Eine weitere Studie untersucht Überschwemmungen im Mittelmeerraum. Flash Flooding ist eine der verheerendsten Gefahren in Bezug auf den Verlust von Menschenleben und Infrastrukturen. In den letzten zwei Jahrzehnten haben Überschwemmungen allein in Frankreich Schäden in Höhe von einer Milliarde Euro verursacht. Eines der Probleme von Sturzfluten ist, dass die Warnzeiten sehr kurz sind. Eine weitere grundlegende Überwachungstätigkeit bezieht sich auf Hitzewellen, die für dramatische Mortalitäts- und Morbiditätseffekte auf die europäische Bevölkerung verantwortlich waren, beispielsweise im Sommer 2003.

Diese Kategorie von Anpassungsoptionen 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 mit Auswirkungen auf die sozialen und wirtschaftlichen Systeme führt.

Die aktuellen NWPs reichen nicht aus, um die räumliche Variabilität der Niederschläge in einem vergleichsweise kleinen Einzugsgebiet darzustellen. Dies deutet vielleicht darauf hin, dass die Auflösungs- und/oder Disaggregationstechniken der NWP verbessert werden müssen, um die räumliche Kluft zwischen Meteorologie und Hydrologie zu verringern. Darüber hinaus bedarf es sowohl einer stärker theoretischen Entwicklung von Hochwasservorhersagesystemen als auch einer überzeugenden, allumfassenden Strategie zur Bewältigung der Kaskadenbildung von Unsicherheiten in einem operativen Rahmen. Derzeit führen hydrologische und hydraulische Prognosen, die auf NWP EPS basieren, nicht zu korrekten Wahrscheinlichkeitsverteilungen einer Prognosevariablen. Mögliche Fehler müssen während des Entwurfs 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 zu hoch sein, um die verfügbaren Modelle zu nutzen. Die Koordinierung zwischen den Institutionen, die Daten erheben, ist notwendig und nicht einfach zu erreichen, und sie ist oft einer der entscheidenden Begrenzungsfaktoren. Bewertungen der Wirksamkeit der Überwachung und insbesondere des Frühwarnsystems sind nur selten verfügbar und dringend erforderlich, um bewährte Verfahren zu informieren.

Bedeutende direkte Vorteile ergeben sich typischerweise aus der Kombination von Überwachungs-, Modellierungs- und Prognosesystemen mit FWS. Mit der Umsetzung dieser Option sind indirekte Vorteile verbunden, die beispielsweise dazu beitragen, die durch Dürren verursachten Verluste in der Landwirtschaft zu verringern. Wenn übermäßige Mengen bestimmter Parameter (z. B. Stickstoff) in bewässertem Wasser vorhanden sind oder angewendet werden, kann die Produktion mehrerer häufig angebauter Kulturen aufgrund von Überstimulierung des Wachstums, verzögerter Reife oder schlechter Qualität gestört sein.

Die EU-Politik, in deren Rahmen die Maßnahme durch die Hochwasserrichtlinie und die Wasserrahmenrichtlinie gefördert werden könnte. Gemäß der Hochwasserrichtlinie müssen die Mitgliedstaaten bewerten, ob alle Wasserläufe und Küstenlinien von Überschwemmungen bedroht sind, das Ausmaß der Überschwemmung und die gefährdeten Vermögenswerte und Menschen in diesen Gebieten erfassen und angemessene und koordinierte Maßnahmen ergreifen, um dieses Hochwasserrisiko zu verringern. Die Daten könnten auch von GMES stammen. Es gibt bereits ein Europäisches Hochwasserwarnsystem (EFAS), ein Frühwarnsystem für Überschwemmungen, das nationale und regionale Systeme ergänzt. Sie stellt den nationalen Instituten und der EG Informationen über mögliche Überschwemmungen innerhalb der nächsten drei oder mehr Tage zur Verfügung.

1-5 Jahre.

variabel.