Einige Überschwemmungen sind so schwerwiegend, dass sie selten öfter als einmal im Jahrhundert auftreten. Doch bis zum Ende des 21. Jahrhunderts könnte der steigende Meeresspiegel Küstengemeinden bedrohen, da es jedes Jahr zu extremen Überschwemmungen kommt. Eine neue Studie kommt zu dem Ergebnis, dass selbst in einem milden Szenario, in dem die Kohlendioxidemissionen bis 2040 ihren Höhepunkt erreichen, die meisten Küstengemeinden bis zum Ende des Jahrhunderts jedes Jahr 100-jährige Überschwemmungen erleben werden. Bereits im Jahr 2050 wird es in Regionen auf der ganzen Welt durchschnittlich alle 9 bis 15 Jahre zu 100-Jahres-Überschwemmungen kommen.
Das 100-Jahres-Hochwasser ist ein extremer Wasserstand, der in jedem Jahr mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 % überschritten wird und auf historischen Daten basiert. Trotz des Namens kann eine 100-jährige Überschwemmung das gleiche Gebiet viele Jahre hintereinander treffen oder ein Jahrhundert lang überhaupt nicht auftreten. Eine neue Studie kommt jedoch zu dem Schluss, dass diese historischen Trends keinen genauen Ausblick mehr auf zukünftige Überschwemmungen bieten.
„Wir gehen davon aus, dass in einem sich erwärmenden Klima der Schwellenwert durchschnittlich einmal pro Jahrhundert überschritten wird, bis sie nicht mehr als 100-Jahres-Ereignis betrachtet werden“, sagte Hamed Moftakhari, Bauingenieur und Professor an der University of Alabama, der das Projekt leitet. Die Forschung wurde kürzlich in der AGU-Zeitschrift Earth's Future veröffentlicht, die interdisziplinäre Forschung zur Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft unseres Planeten und seiner Bewohner durchführt.
Im Mai 2016 überschwemmte der Potomac River die Straßen in der Altstadt von Alexandria, Virginia. Wenn sich der Meeresspiegel der Küsteninfrastruktur nähert, werden diese Überschwemmungen häufiger auftreten. Bildquelle: NOAA
Steigender Meeresspiegel: eine drohende Bedrohung
In Küstengebieten können extreme Überschwemmungen durch Stürme, Gezeiten und Wellen verursacht werden, die Wasser ins Landesinnere drücken. Diese Studie konzentrierte sich jedoch auf einen Faktor, der Überschwemmungen über längere Zeiträume verursacht – den steigenden Meeresspiegel. Wenn der Meeresspiegel in Richtung Küste ansteigt, wird die Küsteninfrastruktur näher am Wasser liegen, wodurch Stürme, Gezeiten und Wellen mit größerer Wahrscheinlichkeit Auswirkungen auf die Gemeinden haben.
Die Forscher verwendeten Daten von mehr als 300 Gezeitenmessern auf der ganzen Welt, um Trendanalysen durchzuführen und zukünftige extreme Meeresspiegel anhand von zwei vom International Panel on Climate Change skizzierten CO2-Emissionsszenarien abzuschätzen: wenn die CO2-Emissionen bis zum Ende des Jahrhunderts weiter ansteigen und wenn die CO2-Emissionen bis 2040 ihren Höhepunkt erreichen und dann zurückgehen. In beiden Fällen stellten sie fest, dass der Anstieg des Meeresspiegels an den meisten der von ihnen untersuchten Standorte zu einer Zunahme von 100-jährigen Überschwemmungsereignissen führen würde.
Proaktive Landplanung, Stadtentwicklung und Küstenschutzmaßnahmen können Gemeinden dabei helfen, Überschwemmungen zu reduzieren und Katastrophen zu vermeiden, was mit realistischen Vorhersagen über zukünftige Küstenbedingungen beginnt, sagte Mofatahari.
Herausforderungen bei der Vorhersage von Überschwemmungsmustern
Ingenieure, die Bauwerke wie Deiche, Deiche und Wellenbrecher entwerfen, um Gemeinden vor extremen Überschwemmungen zu schützen, verlassen sich auf ein Konzept namens Stationarität, um zukünftige Wasserstände vorherzusagen.
„In Bezug auf die Stationarität gehen wir davon aus, dass die Muster, die wir in der Vergangenheit beobachtet haben, auch in Zukunft unverändert bleiben werden, aber es gibt viele Faktoren, die diese Muster im Zuge des Klimawandels modulieren“, sagte Mofakari. „Wir können nicht länger davon ausgehen, dass die Küstenüberschwemmungen stabil bleiben.“
Frühere Studien stützten sich auf stationäre Schätzungen extremer Meeresspiegel, um 100-jährige Überschwemmungen vorherzusagen. Diese Studie verwendete jedoch instationäre Methoden und stellte fest, dass extreme Meeresspiegeländerungen an vielen Gezeitenmessstandorten nicht einheitlich waren.
Da sich der Klimawandel verändert, führen steigende Meerestemperaturen und schmelzende Gletscher zu einem Anstieg des Meeresspiegels, was die Häufigkeit und Schwere von Küstenüberschwemmungen erhöht. Daher müssen Ingenieure das zukünftige Hochwasserrisiko genau einschätzen, anstatt davon auszugehen, dass unsere sich verändernde Zukunft historische Küstenmuster widerspiegeln wird.
„Der Grund, warum es so herausfordernd ist, liegt darin, dass die meisten Tools, Designleitfäden, Übungshandbücher usw. auf der Annahme der Stationarität basieren“, sagte Moftakhari. „Sie müssen aktualisiert werden, damit wir mit der Geschwindigkeit des Wandels Schritt halten können.“
Lokale Lösungen für vielfältige Herausforderungen
Eine andere Studie ergab, dass mehr als 600 Millionen Menschen in tief gelegenen Küstengebieten leben. Diese Zahl wird voraussichtlich steigen. Gut konzipierte Meeresschutzstrukturen spielen eine wichtige Rolle für die Fähigkeit von Küstengemeinden, katastrophalen Überschwemmungen standzuhalten.
Während der mittlere Meeresspiegel steigt, sind die Ergebnisse nicht überall gleich. Der Meeresspiegel in hohen Breiten kann sinken, wenn dicke Eiskappen schmelzen und das darunter liegende Land ansteigt. Darüber hinaus steigt der Meeresspiegel in Gebieten wie dem Golf von Mexiko schneller als im globalen Durchschnitt, weil das Land allmählich absinkt. Moftakhari sagte, dass Küstengemeinden einzigartige Lösungen benötigen, die auf lokalen Informationen basieren, um ihren Bedürfnissen gerecht zu werden.
„Wir wissen, dass der mittlere Meeresspiegel steigt, und die Frage ist: Wie werden wir reagieren?“ sagte Moftakhari. „Wir haben bereits gesehen, dass viele Teile der Küste dauerhaft überschwemmt sind und Land verloren haben, und viele Küstenstädte und Inseln sind häufiger von Überschwemmungen betroffen als in der Vergangenheit – es ist an der Zeit zu lernen, wie man mit Instationarität umgeht.“
Aber er ist entschlossen, optimistisch zu bleiben und erinnert uns daran, dass Katastrophen das Ergebnis menschlicher Entscheidungen und nicht nur Gefahren sind. „Vergessen Sie nicht, alles hängt von den Wasserständen ab, die wir ohne Minderungsmaßnahmen voraussichtlich erleben werden, und technologische Fortschritte werden die Widerstandsfähigkeit der Gemeinschaft erhöhen.“