Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation
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Hochwasser 2013: Evaluierung des
Prognosemodells und der Kommunikation
Im Auftrag des Amtes der Oberösterreichischen Landesregierung
Direktion Umwelt und Wasserwirtschaft
Abteilung Oberflächengewässerwirtschaft
Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Günter Blöschl
Dipl.-Ing. Dr. techn. Thomas Nester
TU Wien, Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie
Wien, 20. Januar 2014
Inhaltsverzeichnis
1 Empfehlungen 7
1.1 Empfehlungen zur Evaluierung des Hochwasservorhersagemodells . . . . . . . . 7
1.1.1 Ist eine Nacheichung des Modells notwendig? . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.2 Anwendbarkeit auf Ereignisse, die größer sind als alle beobachteten . . 8
1.1.3 Sind Frühwarnsysteme für weitere oberösterreichische Gewässer sinnvoll? 8
1.1.4 Wäre es sinnvoll, weitere zusätzliche meteorologische Prognosemodelle
zu verwenden? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1.5 Wäre es sinnvoll, die Totalisatoren im Hochgebirge deutlich auszubauen? 10
1.1.6 Wie kann sichergestellt werden, dass Abflussdaten im Vorhersagesystem
vorhanden sind? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2 Empfehlungen zur Evaluierung der Internet-Kommunikation und Prognosesituation 10
1.2.1 Sollen zwischen Linz und Achleiten zusätzliche Pegel veröffentlicht werden? 10
1.2.2 Soll eine längere Vorhersage als 24 h veröffentlicht werden? Wie geht
man mit Unsicherheiten um? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.3 Welche Art der Präsentation im Internet ist sinnvoll? . . . . . . . . . . 12
1.2.4 Wie kann das Auffinden der Informationen erleichtert werden? . . . . . 13
2 Projektteil 1: Evaluierung des Hochwasser-Vorhersagemodells 14
2.1 Beurteilung der für die Prognosen verwendeten Datenbasis . . . . . . . . . . . 15
2.1.1 Vergleich von Niederschlagsprognosen und beobachteten Niederschlägen 15
2.1.2 Vergleich von Temperaturprognosen und beobachteten Temperaturen . 19
2.1.3 Beurteilung der von Oberliegern übergebenen Prognosen . . . . . . . . 21
2.1.4 Hätten die Daten des Verbunds in der Datenlücke einen Mehrwert für
die Prognosen ergeben? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2 Beurteilung der Hochwassermodellierung in den Einzugsgebieten . . . . . . . . 24
2.2.1 Beurteilung der Systemzustände des Modells: Schnee, Bodenfeuchte . . 24
2.2.2 Beurteilung der Abflussbildung und Abflusskonzentration . . . . . . . . 29
2.2.3 Nachführung des Modells an den aktuell beobachteten Abflussdaten . . 37
2.2.4 Waren die Modellparameter geeignet für das Ereignis 2013? . . . . . . 41
2.2.5 Beurteilung des Wellenablaufs an der Donau . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2.6 War der Kraftwerksbetrieb passend im Wellenablaufmodell abgebildet? . 44
2.3 Aussagen zur grundsätzlichen Eignung des Prognosemodells . . . . . . . . . . 45
3 Projektteil 2: Evaluierung der Internet-Kommunikation und Prognosesituation 47
3.1 Evaluierung der Website einschließlich der Hochwasserberichte . . . . . . . . . 47
3.1.1 Zugang zur Website des Hydrographischen Dienstes . . . . . . . . . . . 48
3.1.2 Website des Hydrographischen Dienstes Oberösterreich . . . . . . . . . 49
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Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 3
3.1.3 Wie übersichtlich und verständlich ist die Website für Bürger? . . . . . 53
3.1.4 Vergleich mit Websites anderer Hydrographischer Dienste . . . . . . . . 55
3.2 Evaluierung der veröffentlichten numerischen Prognosen . . . . . . . . . . . . . 69
3.2.1 Hochwasserberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.2.2 Vergleich unterschiedlicher Prognosezeitpunkte bzw. Prognosefristen . . 73
3.3 Vergleich mit der Situation in Bayern, Sachsen und Niederösterreich . . . . . . 79
3.3.1 Präsentation der Prognosen im Vergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.3.2 Vergleich der Prognosemodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4 Zusammenfassung 88
Version vom 20. Januar 2014
Abbildungsverzeichnis
1.1 Niederschlagsverteilungen 1899, 1954, 2002 und 2013 . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 Empfohlene Darstellung des Unsicherheitsbereiches . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Niederschlagsverteilung vom 29. Mai bis 4. Juni 2013 . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet Brixlegg . . . . . . . . . . 16
2.3 Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet Mangfall . . . . . . . . . . 17
2.4 Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet Rosenheim . . . . . . . . . 17
2.5 Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet der Tiroler Achen bzw. der Alz 18
2.6 Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet Klaus . . . . . . . . . . . . 18
2.7 Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose am Inn . . . . . . . . . . . 20
2.8 Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose an der Salzach . . . . . . . 20
2.9 Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose an Mattig, Antiesen, Pram,
Rott und bayr. Donau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.10 Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose, nördliche Donauzubringer
in Oberösterreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.11 Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose, südliche Donauzubringer in
Oberösterreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.12 Vergleich Temperaturbeobachtung und -prognose . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.13 Niederschlag und Temperatur im Gebiet Staudach/Tiroler Achen . . . . . . . . 25
2.14 Zeitlicher Verlauf des Schnee-Wasser-Äquivalents vor und während des Hochwassers 26
2.15 Bodenfeuchte in Bayern am 31. Mai 2013 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.16 Zeitlicher Verlauf der Bodenfeuchte vor und während des Hochwassers . . . . . 28
2.17 Abflussbildung und -konzentration an der Mangfall . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.18 Abflussbildung und -konzentration an der Mangfall . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.19 Abflussbildung und -konzentration am Inn, Pegel Rosenheim . . . . . . . . . . 32
2.20 Abflussbildung und -konzentration am Inn, Pegel Wasserburg . . . . . . . . . . 33
2.21 Abflussbildung und -konzentration an der Salzach, Pegel Golling . . . . . . . . 34
2.22 Abflussbildung und -konzentration an der Saalach, Pegel Siezenheim . . . . . . 34
2.23 Abflussbildung und -konzentration am Inn, Pegel Schärding . . . . . . . . . . . 35
2.24 Abflussbildung und -konzentration an der Alm, Pegel Penningersteg . . . . . . 35
2.25 Abflussbildung und -konzentration an der Traun, Pegel Wels . . . . . . . . . . 36
2.26 Abflussbildung und -konzentration an der Enns, Pegel Steyr-Ortskai . . . . . . 36
2.27 Nachführung an der Mangfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.28 Nachführung an der Salzach, Pegel Golling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.29 Nachführung an der Saalach, Pegel Siezenheim . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.30 Nachführung am Inn, Pegel Schärding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.31 Nachführung an der Traun, Pegel Wels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
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Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 5
2.32 Nachführung an der Enns, Pegel Steyr-Ortskai . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.33 Vergleich interne und externe Prognosen, Pegel Achleiten . . . . . . . . . . . . 42
2.34 Vergleich interne und externe Prognosen, Pegel Linz . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.35 Vergleich interne und externe Prognosen, Pegel Mauthausen . . . . . . . . . . 43
2.36 Vergleich interne und externe Prognosen, Pegel Grein . . . . . . . . . . . . . . 44
3.1 Übersichtskarte von Oberösterreich mit Pegelstationen . . . . . . . . . . . . . 50
3.2 Wasserstandsganglinie Visualisierung HD OÖ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.3 Wasserstandsganglinie Visualisierung Firma Bogner & Lehner . . . . . . . . . . 52
3.4 Wasserstandsganglinie Visualisierung Firma Ott . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.5 Kontakt zum HD Oberösterreich, Telefonnummern, Fax, E-Mail . . . . . . . . 54
3.6 Darstellung von Ganglinien beim LWBA Vorarlberg . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.7 Darstellung von Ganglinien beim HD Tirol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.8 Darstellung von Ganglinien beim HD Salzburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.9 Darstellung von Prognosen beim HD Salzburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.10 Darstellung von Ganglinien beim HD Steiermark . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.11 Darstellung von Ganglinien beim HD Niederösterreich . . . . . . . . . . . . . . 61
3.12 Darstellung von Ganglinien beim HD Kärnten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.13 Darstellung von Ganglinien beim HND Bayern . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.14 Darstellung von Ganglinien beim Hochwasserzentrum Sachsen . . . . . . . . . 65
3.15 Darstellung von Ganglinien beim HVZ Baden-Württemberg . . . . . . . . . . . 66
3.16 Publizierte und rekonstruierte Prognose am Pegel Linz/Donau am 04. Juni 2013. 73
3.17 Auswertung von Prognosen am Pegel Schärding – Erstellungszeitpunkt . . . . . 74
3.18 Auswertung von Prognosen am Pegel Linz – Erstellungszeitpunkt . . . . . . . . 75
3.19 Auswertung von Prognosen am Pegel Mauthausen – Erstellungszeitpunkt . . . 76
3.20 Auswertung von Prognosen am Pegel Grein – Erstellungszeitpunkt . . . . . . . 76
3.21 Auswertung von Prognosen am Pegel Schärding – Veröffentlichungszeitpunkt . 77
3.22 Auswertung von Prognosen am Pegel Linz – Veröffentlichungszeitpunkt . . . . 77
3.23 Auswertung von Prognosen am Pegel Mauthausen – Veröffentlichungszeitpunkt 78
3.24 Auswertung von Prognosen am Pegel Grein – Veröffentlichungszeitpunkt . . . . 78
3.25 HND Bayern - Startseite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.26 HND Bayern - Detailkarte Inn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.27 HND Bayern - Prognose am Pegel Wasserburg/Inn . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.28 HD NÖ - Kartendarstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.29 HD NÖ - Graphische Darstellung der Vorhersage . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.30 HD OÖ - Kartendarstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.31 HD OÖ - Graphische Darstellung der Vorhersage . . . . . . . . . . . . . . . . 85
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Tabellenverzeichnis
2.1 In FEWS verfügbare Abflussdaten Mai/Juni 2013 . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.1 Präsentation der hydrographischen Daten im Internet (1) . . . . . . . . . . . . 67
3.2 Präsentation der hydrographischen Daten im Internet (2) . . . . . . . . . . . . 68
3.3 Veröffentlichte Hochwasserberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.4 Entwicklung der Prognosen der Hochwasserscheitel an den Vorhersagepegeln . 72
3.5 Entwicklung der Prognosen des Auftretenszeitpunktes des Hochwasserscheitels
an Vorhersagepegeln. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.6 Vergleich der Prognosemodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.7 Anzahl der Pegel mit Vorhersagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
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1 Empfehlungen
1.1 Empfehlungen zur Evaluierung des
Hochwasservorhersagemodells
Auf Basis der Analysen in den Kapiteln 2.1 bis 2.3 werden die folgenden Empfehlungen
gegeben:
1.1.1 Ist eine Nacheichung des Modells notwendig?
Während des Hochwassers im Juni 2013 wurden die maximal zu erwartenden Wasserstände
bereits frühzeitig genau vorhergesagt. Bereits 47 Stunden vor dem Auftreten des Scheitelswertes
wurde z. B. am Pegel Linz der Wasserstand mit einer Genauigkeit von 7 cm vorhersagt. Der
Zeitpunkt des Auftretens des maximalen Wasserstandes wurde hingegen zu früh vorhergesagt.
Mit fortlaufender Zeit und zusätzlichen Informationen wurde der Auftretenszeitpunkt des
Scheitels genauer eingeschätzt (Tabellen 3.4 und 3.5).
Die Abweichungen im Zeitpunkt des prognostizierten Scheitelabflusses ist vor allem auf zwei
Gründe zurückzuführen:
(a) Wellenablauf
(b) prognostizierter Niederschlag
(a) Der Wellenablauf ist im hydrodynamischen Modell gut abgebildet, Analysen haben aber
gezeigt, dass der Einfluss der Vorländer stärker war als durch das Modell vorhergesagt (Kapi-
tel 2.2.5). Dadurch wurde der Zeitpunkt des Scheitels zu früh vorhergesagt. Eine Überprüfung
und Anpassung der Parameter in den Vorländern (z. B. Eferdinger Becken) für die extremen
Abflüsse im Juni 2013 scheint daher sinnvoll.
(b) Die meteorologischen Prognosen während des Hochwassers im Juni 2013 haben in den
Einzugsgebieten nördlich der Alpen für lange Vorhersagefristen den Niederschlag sehr stark
unterschätzt, was zu Abweichungen in den prognostizierten Zeitpunkten des Scheitels führte
(Kapitel 2.1.1).
Für die hydrodynamische Modellierung der Donau sind die Einzugsgebiete an Inn, Salzach
und dem bayrischen Einzugsgebiet der Donau als Einfangswerte sehr wichtig. Aufgrund der
vorliegenden Ergebnisse ist zu empfehlen, die Parameter des hydrologischen Modells v. a. in
diesen Gebieten, die auch beim Hochwasser 2013 sehr stark vom Niederschlag betroffen waren,
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Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 8
zu überprüfen und zu korrigieren, da für die Extremsituation während des Hochwassers 2013
gewisse Abweichungen auftraten.
Die weiter östlich liegenden Gebiete wie Traun und Enns wurden beim Hochwasser 2013 vom
Modell gut simuliert, aber auch hier sollten im Zuge einer Nacheichung die Parameter überprüft
und gegebenenfalls korrigiert werden.
Für eine Nacheichung ist ein konsistenter und möglichst vollständiger Datensatz erforderlich.
Abflussdaten müssen als Stundendaten mit möglichst wenigen fehlenden Werten für alle im
Modell verwendeten Pegel vorhanden sein. Abflussdaten müssen vor einer Nacheichung grob auf
Messfehler überprüft werden. Niederschlags- und Temperaturdaten sollten vor einer Nacheichung
ebenfalls überprüft werden und gegebenenfalls korrigiert werden, da unterschiedliche Datensätze
z. T. deutlich unterschiedliche Werte enthielten (siehe Kapitel 2.2.2).
1.1.2 Anwendbarkeit auf Ereignisse, die größer sind als alle beobachteten
Am Pegel Achleiten ist es aufgrund des Pegelschlüssels im Hochwasservorhersagesystem zu
numerischen Problemen gekommen, die sich negativ auf die Vorhersagen ausgewirkt haben (siehe
Kapitel 2.2.5). Daher muss nach einer Nacheichung des Modells das Gesamtsystem unbedingt
getestet werden, um solche numerischen Probleme in den Modellen zukünftig ausschließen
zu können und um zu gewährleisten, dass die Modelle auch bei viel stärkeren Niederschlägen
plausible Vorhersagen liefern.
Es bietet sich an, flächendeckend starke Niederschläge als Input in das hydrologische Modell
und die Ergebnisse des hydrologischen Modelles anschließend im hydrodynamischen Modell
zu verwenden. Ausgehend von verschiedenen Systemzuständen (sehr trocken, trocken, feucht,
sehr feucht) können die Auswirkungen von Niederschlägen in der Größenordnung der Ereignisse
1899, 1954, 2002 und 2013 (siehe Abbildung 1.1) untersucht werden sowie Szenarien mit um
50% höheren Niederschlägen.
1.1.3 Sind Frühwarnsysteme für weitere oberösterreichische Gewässer
sinnvoll?
Grundsätzlich sind Frühwarnsysteme für weitere Gewässer zu begrüßen. Bestehende Modelle
können für zusätzliche Pegelstationen verfeinert und nach einer Anpassung der Parameter für
die Teileinzugsgebiete für Vorhersagen verwendet werden. Als Orientierungshilfe für Anlieger der
Zubringer zur Donau und zum Inn stellen Frühwarnsysteme in kleinen und mittleren Gebieten
eine wertvolle Information dar. Mit abnehmender Größe der Gebiete und damit verbunden
einer kürzeren Fließlänge im Gerinne wird die mögliche Vorhersagefrist allerdings kürzer. Daher
ergeben sich kürzere sinnvolle Prognosefristen als für die Donau. Die kürzeren sinnvollen
Prognosefristen sind bei der Kommunikation der Vorhersagen zu berücksichtigen. Wie in
Tabelle 3.7 ausgeführt, werden auch in Bayern, Sachsen und in Niederösterreich Vorhersagen
für mittlere Gebietsgrößen erstellt und publiziert.
Version vom 20. Januar 2014
Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 9
Abbildung 1.1: Niederschlagsverteilungen 1899, 1954, 2002 und 2013. Aus Blöschl et al. (2013a)
Vor der Veröffentlichung von Prognosen sind die Prognosen einer Prüfung auf Zuverlässigkeit
zu unterziehen.
1.1.4 Wäre es sinnvoll, weitere zusätzliche meteorologische Prognosemodelle
zu verwenden?
Der Niederschlag ist eine maßgebende Komponente bei der Vorhersage von Abflüssen. Je
nach atmosphärischer Situation sind dabei von den Wettermodellen unterschiedlich gute
Niederschlagsprognosen zu erwarten (siehe Kapitel 2.1.1).
Die Vorhersagen der ZAMG sind als sehr gut einzuschätzen, aber situationsbedingt kann es zu
Unter- und auch Überschätzungen kommen. Anzudenken wäre eventuell die Verwendung der
Vorhersagen des DWD, wobei mehrere Faktoren zu bedenken sind:
• Durch zusätzliche meteorologische Prognosen wird das Hochwasservorhersagesystem noch
komplexer und unübersichtlicher.
• Je nach meteorologischer Situation können die Wettermodelle der verschiedenen Anbieter
unterschiedlich gute Prognosen liefern.
• Das hydrologische Modell benötigt die Eingangsdaten in einem genau definierten Format,
was bei der Implementierung zu beachten ist.
Vor einer eventuellen Implementierung zusätzlicher meteorologischer Prognosemodelle ist aber
in einem Projekt unbedingt zu überprüfen, ob sich die Qualität der hydrologischen Prognosen
durch die Verwendung der zusätzlichen Daten verbessern würde.
Version vom 20. Januar 2014
Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 10
1.1.5 Wäre es sinnvoll, die Totalisatoren im Hochgebirge deutlich
auszubauen?
Totalisatoren werden zur Bestimmung der Wasserbilanz für lange Bemessungszeiträume (Monate,
Vierteljahre) verwendet. Die Wasserbilanz kann bereits mit den vorhandene Niederschlagsmess-
stationen gut abgeschätzt werden. Sofern die Totalisatoren nicht in Echtzeit fernübertragen
sind, scheint ein Ausbau der Geräte nicht maßgeblich zu sein.
1.1.6 Wie kann sichergestellt werden, dass Abflussdaten im
Vorhersagesystem vorhanden sind?
Das Vorhandensein von Abflussdaten ist für die Vorhersage, speziell im Hochwasserfall, sehr
wichtig, da von diesen Daten die Nachführung des Modells aber auch das Wellenablaufmodell
abhängt. Es wird daher dringend empfohlen, alle Pegelmessungen und Übertragungsleitungen, die
für die Hochwasserprognose verwendet werden, redundant auszulegen, um damit Datenausfälle
möglichst zu vermeiden. Dies erfolgt auch in den anderen betrachteten hydrographischen
Diensten.
Weiters ist anzuraten, die Abflussdaten vor dem Import in das Vorhersagesystem mit Prüfalgo-
rithmen auf Plausibilität und Konsistenz zu überprüfen.
1.2 Empfehlungen zur Evaluierung der Internet-Kommunikation
und Prognosesituation
Auf Basis der Analysen in den Kapiteln 3.1 bis 3.3 werden die folgenden Empfehlungen
gegeben:
1.2.1 Sollen zwischen Linz und Achleiten zusätzliche Pegel veröffentlicht
werden?
Während des Hochwassers im Juni 2013 wurden an der oberösterreichischen Donau beobachtete
Wasserstände der Pegel Achleiten, Linz, Mauthausen und Grein veröffentlicht. Damit waren
zwischen Achleiten und Linz (etwa 90 Flusskilometer) keine Informationen über Wasserstände
auf der Homepage des Hydrographischen Dienstes verfügbar. Die Laufzeit der Hochwasserwelle
für diese Strecke beträgt etwa 12 Stunden. Prognostizierte Wasserstände wurden an der Donau
an den Pegeln Linz, Mauthausen und Grein veröffentlicht.
In der Zwischenzeit werden auf der Homepage des Hydrographischen Dienstes Oberösterreich
zwischen Achleiten und Linz beobachtete Wasserstände von zwei zusätzlichen Pegeln (Engel-
hartszell und Wilhering) veröffentlicht, bei den Hochwasservorhersagen werden (noch) keine
zusätzlichen Pegelstationen veröffentlicht.
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 11
Eine Erweiterung der Anzahl der publizierten Pegel ist zu empfehlen. Dies betrifft zum einen die
Publikation der gemessenen Wasserstände, zum anderen auch die Publikation von Hochwasser-
prognosen. Wie bei der Übertragung von Pegeldaten ist auch in diesem Fall eine hohe Qualität
der Prozesse sicherzustellen, um eine gute Prognosegüte für diese Pegel zu gewährleisten. Die
Aufwertung existierender Pegel gegenüber der Einrichtung neuer Pegel wird daher prioritär
gesehen und ist auf jeden Fall durchzuführen.
Grundsätzlich sind auch Frühwarnsysteme für weitere Gewässer zu begrüßen. Bestehende Modelle
können für zusätzliche Pegelstationen verfeinert und nach einer Anpassung der Parameter für
die Teileinzugsgebiete für Vorhersagen verwendet werden. Als Orientierungshilfe für Anlieger in
Zubringern zur Donau und zum Inn stellen Frühwarnsysteme in kleinen und mittleren Gebieten
eine wertvolle Information dar (siehe Kapitel 1.1.3).
1.2.2 Soll eine längere Vorhersage als 24 h veröffentlicht werden? Wie geht
man mit Unsicherheiten um?
Die Länge der veröffentlichten Prognosefrist hängt vor allem von der Größe der Einzugsgebiete
und der Fließlänge im Gerinne ab. Dies wird auch in der Praxis so gehandhabt, wie die
publizierte Vorhersagefrist z. B. beim HD Niederösterreich zeigt: für kleine Einzugsgebiete
werden 12 Stunden publiziert, für Pegel an der Donau bis zu 48 Stunden. Bei den Vorhersagen
in den kleinen Einzugsgebieten publiziert der HD Niederösterreich die Vorhersagen als Bereich
zwischen z. B. MQ und HQ1 oder zwischen HQ1 und HQ5, während bei den größeren Gebieten
Ganglinien mit einem Streubereich publiziert werden. Sollen längere Vorhersagen veröffentlicht
werden, müssen die mit Vorhersagen einhergehenden Unsicherheiten ebenfalls kommuniziert
werden.
In Oberösterreich werden für Pegel an der Donau Prognosen in der Form von Ganglinien bis
24 Stunden bereits veröffentlicht. Eine Verlängerung der publizierten Vorhersagefrist auf 48
Stunden ist zu empfehlen, wenn die Unsicherheiten der Prognosen als Streubereich dargestellt
und erklärt werden. In kleinen und mittleren Einzugsgebieten ist eine kürzere Vorhersagefrist zu
empfehlen. Vor der Veröffentlichung von Vorhersagen in kleinen und mittleren Einzugsgebiete
Vorhersagen ist die Zuverlässigkeit der Prognosen über eine längere Vorhersagefrist auf jeden
Fall zu überprüfen.
Eine Empfehlung zur besseren Abschätzung der Wellenlaufzeiten ist die Implementierung eines
Modelllaufes nur mit beobachteten Abflussdaten ohne meteorologischen Input, wie es auch
bei der Hochwasservorhersagezentrale Baden-Württemberg verwendet wird (Abbildung 3.15).
Dadurch ist eine kurzfristige Abschätzung der zukünftigen Entwicklung des Abflusses auf Basis
bereits gemessener Abflussdaten möglich. Allerdings muss durch redundante Auslegung der
Pegel und Übertragungsleitungen sichergestellt sein, dass die Abflussdaten der Oberliegerpegel
im System vorhanden sind.
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 12
1.2.3 Welche Art der Präsentation im Internet ist sinnvoll?
Der in den Abschnitten 3.1.4 und 3.3.1 gezeigte Vergleich von Websites der Hydrographischen
Dienste Österreichs, des Hochwassernachrichtendienstes Bayern sowie der Hochwasservorhersa-
gezentrale Baden-Württemberg gibt einen Überblick über die Möglichkeiten der Präsentation
von gemessenen Werten und von Vorhersagen im Internet.
Für die Publikation von beobachteten Daten und Vorhersagen ist die Orientierung an der
Website des HND Bayern zu empfehlen (siehe Abbildungen 3.25 bis 3.27):
Allgemeines
Empfohlen wird auf der Startseite eine Übersichtskarte mit gekennzeichneten Pegeln zu ver-
wenden, die mit mehreren Zoomstufen vergrößert werden kann. Die Pegel sind als farblich
gekennzeichnete Symbole zu kennzeichnen, wobei die Farbe einen Hinweis auf den Wasserstand
bzw. Abfluss gibt. Weiters ist zu empfehlen, bei jedem Pegel ein Mouseover vorzusehen, das
den Namen der Station sowie die aktuellen Werte (und/oder eine Ganglinie der letzten 3
Tage) anzeigt. Beim Klick auf die Pegelstation soll sich ein Fenster mit einer Ganglinie öffnen,
außerdem sollen Informationen über den Pegel/das Einzugsgebiet, Kenngrößen, . . . übersichtlich
dargestellt bzw. verlinkt sein. Die anderen Parameter wie Niederschlag, Temperatur und Schnee
sollen ähnlich dargestellt wie die Wasserstände und Abflüsse werden.
Vorhersagen
Für die Darstellung der Vorhersagen wird empfohlen, ebenfalls eine Übersichtskarte zu verwenden,
sodass bereits beim Öffnen der Website auf den ersten Blick zu sehen ist, ob und in welchem
Einzugsgebiet Hochwassergefahr herrscht (siehe HND Bayern, HVZ Baden-Württemberg;
Kapitel 3.1.4). Es wird empfohlen, die publizierte Vorhersagefrist soll je nach Gebietsgröße und
meteorologischer Situation zu wählen, wobei für Pegel an der Donau eine Vorhersagefrist von
48 Stunden vorzusehen ist. Vorhersagen über diesen Zeitraum hinaus (z. B. 7 Tage) können als
Trend bezeichnet werden. Eine Darstellung des Unsicherheitsbereiches ist anzuraten, speziell
für lange Vorhersagefristen.
Die Darstellung der Ganglinien soll ähnlich den Ganglinien der beobachteten Wasserstände/
Abflüsse erfolgen. Zusätzlich zu den deterministischen Prognosen sollen auch die Ensemblevor-
hersagen veröffentlicht werden. In der Darstellung soll auch ein Bezug zu den letzten großen
Hochwässern (z. B. Wasserstand 2002 und 2013) und zu statistischen Werten (z. B. HQ50,
HQ100) hergestellt werden. Die zur Darstellung gewählten Farben müssen sowohl im Diagramm
als auch in der Legende eindeutig erkennbar und unterscheidbar sein, die Achsenbeschriftung
muss lesbar sein. Eine Möglichkeit der Darstellung des Unsicherheitsbereiches bei Vorhersagen
wird in Abbildung 1.2 dargestellt. Der aus den Ensemblevorhersagen abgeleitete Unsicherheits-
bereich wird mit einem farblichen Verlauf (hier hellblau-dunkelblau-hellblau) dargestellt, wobei
gilt, je dunkler, desto wahrscheinlicher ist der Wert. Auch der Bezug zu statistischen Werten
wird in dieser Abbildung angedeutet.
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 13
Abbildung 1.2: Empfohlene Darstellung des Unsicherheitsbereiches (blaue Fläche)
1.2.4 Wie kann das Auffinden der Informationen erleichtert werden?
Je einfacher und klarer die Webadresse, desto einfacher können die Informationen im In-
ternet gefunden werden und desto leichter kann man sich die Webadressen merken, auch
wenn sie nicht abgespeichert sind. Daher ist eine Webadresse wie z. B. http://www.hvz.
baden-wuerttemberg.de, http://www.hnd.bayern.de oder http://wasser.ktn.gv.at
zu bevorzugen.
Eine einfache Webadresse ist bereits durch http://www.land-oberoesterreich.gv.at/
hydro (auch die Adresse http://www.ooe.gv.at/hydro funktioniert) vorhanden. Es muss
gewährleistet sein, dass genau diese Adresse bei einer Google-Suche nach Hochwasser,
”
Oberösterreich“ als erstes Ergebnis angezeigt wird. Auch auf der Homepage des Landes
müssen bei einer Suche nach Hochwasser die aktuellen Wasserstände und Vorhersagen als
erstes aufscheinen.
Eine Möglichkeit, diese Adresse bekannt zu machen, ist, den Link in E-Mails und in offiziellen
Aussendungen zu verwenden und somit bekannt zu machen.
Für das Aufrufen der Website auf Smartphones ist eine kurze und prägnante Webadresse ebenfalls
empfehlenswert. Dazu ist die Kompatibilität der Website mit Smartphones notwendig. Von
den analyisierten Dienststellen bietet einzig das HND Bayern eine für Smartphones optimierte
Website an (m.hnd.bayern.de).
Version vom 20. Januar 20142 Projektteil 1: Evaluierung des Hochwasser-
Vorhersagemodells
Ziel der Studie Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommuni-
kation ist es, die Güte der Hochwasserprognosen während des Hochwasserereignisses im Juni
2013 zu evaluieren, Empfehlungen für die weitere Vorgangsweise zu geben und die Präsentation
der Prognosen in Internet im Vergleich zu anderen Diensten zu beurteilen.
Der erste Teil des Berichts beinhaltet die Evaluierung des Hochwasservorhersagemodells hin-
sichtlich der unten angeführten Punkte:
(a) Beurteilung der für die Prognosen verwendeten Datenbasis: Wie stimmen Niederschlags-
prognosen mit analysierten Niederschlagsdaten überein? Welche Daten sind im Modell
vorhanden, wie gut sind die von Oberliegern übergebenen Prognosen? Hätten die Da-
ten des Verbunds in der Datenlücke einen Mehrwert für die Prognosen ergeben? Die
Ergebnisse sind in Kapitel 2.1 zusammengefasst.
(b) Beurteilung der Hochwassermodellierung in den Einzugsgebieten: Wie gut waren die Pro-
gnosen des hydrologischen Modelles? Die Systemzustände wie Schnee und Bodenfeuchte
werden ebenso analysiert und beurteilt wie die Anstiegszeit und die vorhergesagten Schei-
telwerte. Wie gut hat die Nachführung an aktuell beobachteten Abflussdaten funktioniert?
Waren die Modellparameter geeignet für das Ereignis im Juni 2013? Der Wellenablauf an
der Donau (hydrodynamisches Modell) soll beurteilt werden, sind die Kraftwerke passend
im Wellenablaufmodell abgebildet? Die Evalierung der Hochwassermodellierung ist in
Kapitel 2.2 zu finden.
(c) Aussagen zur grundsätzlichen Eignung des Prognosemodells: Die Frage, ob das Modell
dem aktuellen Stand der Technik entspricht, wird in Kapitel 2.3 beantwortet.
(d) Am Ende des ersten Teiles des Berichtes werden in Kapitel 1.1 Empfehlungen gegeben:
Ist eine Nacheichung des Modells auf Basis der neuen Daten notwendig? Kann das
Hochwasservorhersagesystem auf Ereignisse, die größer sind als die bisher beobachteten,
angewandt werden? Sind Frühwarnsysteme für weitere oberösterreichische Gewässer
sinnvoll? Wäre es im Zusammenhang mit dem hydrographischen Prognosemodell sinnvoll,
weitere zusätzliche meteorologische Prognosemodelle zu verwenden? Wäre es sinnvoll,
die Totalisatoren im Hochgebirge deutlich auszubauen?
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 15
2.1 Beurteilung der für die Prognosen verwendeten Datenbasis
Die Datenbasis für die Analyse des Hochwasservorhersagesystems wurde vom Hydrographischen
Dienst Oberösterreich bereitgestellt. Es handelt sich dabei um eine Stand-Alone-Version des
Vorhersagesystems FEWS sowie diversen Datenbanken, die in FEWS importiert werden können.
Die Datenbanken sind zu verschiedenen Zeitpunkten archivierte Datenbestände aus dem
Vorhersagesystem, wobei alle Daten in der Datenbank zum Zeitpunkt der Vorhersagen vorhanden
waren und keine zusätzlichen Daten nach Erteilung des Auftrags in die Datenbank aufgenommen
worden sind. Die für die Analysen verwendete Datenbank war jene vom 8. Juni 2013, alle
anderen Datenbanken enthielten keine zusätzlichen relevanten Daten. Aufgrund der sehr
kleinen Archivierungskapazität beim HD Oberösterreich wurden die meteorologischen Daten
vom Hydrographischen Dienst Niederösterreich, der die Eingangsdaten in das Modell täglich
archiviert, bereitgestellt.
Alle Aussagen beziehen sich auf diese Datenbasis, sofern nicht anders angeführt.
2.1.1 Vergleich von Niederschlagsprognosen und beobachteten
Niederschlägen
Die stärksten Niederschläge während des Hochwassers im Juni 2013 sind im Gebiet der Tiroler
Achen und der Mangfall sowie bei Salzburg aufgetreten (siehe Abbildung 2.1).
Abbildung 2.1: Niederschlagsverteilung vom 29. Mai bis 4. Juni 2013, nach Blöschl et al. (2013a,b)
Der Vergleich der Niederschlagsprognosen und der beobachteten Niederschläge wurde daher
hauptsächlich in diesem Gebiet durchgeführt, wenngleich auch andere Gebiete in Oberösterreich
analysiert wurden. Die Analyse erfolgt auf Basis der im hydrologischen Modell verwendeten
Gebietsniederschläge, die von der ZAMG für die Hochwasservorhersage zur Verfügung ge-
stellt werden. Für jeden Vorhersagezeitpunkt wurden aus den Stundenwerten 6 h, 12 h, 24 h
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 16
und 48 h-Summen berechnet und diese den korrespondierenden Summen aus beobachteten
Gebietsniederschlägen gegenübergestellt. Dabei ist zu berücksichtigten, dass die Gebietsnieder-
schläge ein gemittelter Niederschlagswert in einem Teileinzugsgebiet sind und somit einzelne
Niederschlagsstationen nicht in den Werten enthalten sein müssen.
Die folgenden Abbildungen geben einen Überblick über die Niederschlagsprognosen sowie die
-beobachtungen. Die 4 Teilabbildungen zeigen jeweils die 6 h, 12 h, 24 h und 48 h-Summen der
Niederschlagsprognosen (rote Linien) und -beobachtungen (blaue Linien) sowie der Unterschiede
zwischen Beobachtung und Vorhersage (blaue Linien im oberen Teil der Abbildungen). Der
dargestellte Zeitraum ist jeweils der 1. Mai 2013 bis zum 10. Juni 2013.
Abbildung 2.2 zeigt die Niederschlagssummen im Teileinzugsgebiet zwischen Innsbruck und
Brixlegg (rund 2220 km2 , südlich des Alpenhauptkammes). Die Unterschiede zwischen den
6 h und 12 h-Summen der Prognosen und Beobachtungen sind im Mai relativ gering, während
des Hochwassers sind die Differenzen in der Größenordnung von 20 mm. Auch die 24 h und
48 h-Summen wurden in diesem Gebiet sehr gut vorhergesagt, die Differenzen während des
Hochwassers sind in der selben Größenordung wie bei den 6 h und 12 h-Summen.
Gebiet: Brixlegg Gebietsgröße: 2710.5 km²
Vorhersagefrist 6h Vorhersagefrist 12h
50 50
40 40 delta
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
100 100
observed
forecasted
80 80
Niederschlag (mm)
Niederschlag (mm)
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Vorhersagefrist 24h Vorhersagefrist 48h
50 50
40 40
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
100 100
80 80
Niederschlag (mm)
Niederschlag (mm)
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Abbildung 2.2: Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet Brixlegg
Im Gebiet der Mangfall (Gebietsgröße rund 1100 km2 , nördlich des Alpenhauptkammes) sind
die Differenzen deutlich größer, die beobachteten Niederschläge werden deutlich unterschätzt
(Abbildung 2.3). Während die Differenz bei der 6 h-Summe in der selben Größenordung wie im
Gebiet Brixlegg liegt, sind bereits ab der 12 h-Summe während des Hochwassers Differenzen von
mehr als 50 mm zwischen Beobachtung und Vorhersage zu erkennen. Bei der 48 h-Summe sind
die beobachteten Niederschläge um das Doppelte höher als die vorhergesagten Niederschläge.
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 17
Gebiet: Mangfall Gebietsgröße: 1099.3 km²
Vorhersagefrist 6h Vorhersagefrist 12h
50 50
40 40 delta
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
240 240
220 220 observed
200 200 forecasted
Niederschlag (mm)
Niederschlag (mm)
180 180
160 160
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Vorhersagefrist 24h Vorhersagefrist 48h
50 50
40 40
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
240 240
220 220
200 200
Niederschlag (mm)
180 Niederschlag (mm) 180
160 160
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Abbildung 2.3: Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet Mangfall
Gebiet: Rosenheim Gebietsgröße: 1683.8 km²
Vorhersagefrist 6h Vorhersagefrist 12h
50 50
40 40 delta
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
180 180
observed
160 160 forecasted
Niederschlag (mm)
Niederschlag (mm)
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Vorhersagefrist 24h Vorhersagefrist 48h
50 50
40 40
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
180 180
160 160
Niederschlag (mm)
Niederschlag (mm)
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Abbildung 2.4: Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet Rosenheim
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 18
Gebiet: Burgkirchen Gebietsgröße: 2221.9 km²
Vorhersagefrist 6h Vorhersagefrist 12h
50 50
40 40 delta
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
180 180
observed
160 160 forecasted
Niederschlag (mm)
Niederschlag (mm)
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Vorhersagefrist 24h Vorhersagefrist 48h
50 50
40 40
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
180 180
160 160
Niederschlag (mm)
140 Niederschlag (mm) 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Abbildung 2.5: Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet der Tiroler Achen bzw. der Alz
Gebiet: Klaus Gebietsgröße: 542.3 km²
Vorhersagefrist 6h Vorhersagefrist 12h
50 50
40 40 delta
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
100 100
observed
forecasted
80 80
Niederschlag (mm)
Niederschlag (mm)
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Vorhersagefrist 24h Vorhersagefrist 48h
50 50
40 40
delta Niederschlag (mm)
delta Niederschlag (mm)
30 30
20 20
10 10
0 0
−10 −10
−20 −20
−30 −30
−40 −40
−50 −50
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
100 100
80 80
Niederschlag (mm)
Niederschlag (mm)
60 60
40 40
20 20
0 0
04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06. 04.05. 11.05. 18.05. 25.05. 01.06. 08.06.
Abbildung 2.6: Auswertung von Niederschlagsprognosen im Gebiet Klaus
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 19
Auch im Gebiet zwischen Brixlegg und Rosenheim (Gebietsgröße rund 1700 km2 , nördlich und
südlich des Alpenhauptkammes, Abbildung 2.4) und im Gebiet der Tiroler Achen bzw. der Alz
(Gebietsgröße rund 2200 km2 , nördlich und südlich des Alpenhauptkammes, Abbildung 2.5)
sind die Differenzen zwischen beobachteten und vorhersagten Niederschlägen groß, wenngleich
deutlich geringer als im Gebiet der Mangfall. Der Verlauf der Niederschläge ist in beiden Gebieten
sehr ähnlich, auch die Niederschlagsssummen nehmen sehr ähnliche Werte an. Dies ist darauf
zurückzuführen, dass die Niederschläge im Bereich südlich der Alpen gut vorhergesagt worden
sind, während im Bereich nördlich der Alpen die Vorhersagen den tatsächlich aufgetretenen
Niederschlag unterschätzt haben. Im Mittel über das Gebiet werden daher die Differenzen etwas
kleiner werden.
Als Gegensatz zu den bisher gezeigten und für den Hochwasserabfluss an der Donau relevante
Gebiete zeigt Abbildung 2.6 die Auswertung des Niederschlages im Gebiet Klaus an der Steyr
(540 km2 ). Hier stimmen die vorhersagten Niederschlagsmengen sehr gut mit den beobachteten
Niederschlagsmengen überein, wenngleich der Niederschlag zu verschiedenen Zeitpunkten sowohl
unter- als auch überschätzt wird.
In den Abbildungen 2.7 bis 2.11 werden die gezeigten Analysen von Niederschlagsbeobachtungen
und -vorhersagen zusammengefasst. Die Teilabbildungen zeigen die Ergebnisse der 6 h, 12 h, 24 h
sowie der 48 h-Summen mit den Werten der Vorhersage auf der x-Achse und den beobachteten
Werten auf der y-Achse. Für jede Stunde zwischen dem 1. Mai 2013 und dem 10. Juni 2013 stellt
ein Punkt die jeweilige Summe von Niederschlagsbeobachtung und -vorhersage dar. Liegt der
Punkt über der 1:1-Geraden, so wird zu diesem Zeitpunkt die Niederschlagssumme unterschätzt.
Die unterschiedlichen Farben kennzeichnen einzelne Einzugsgebiete.
Abbildung 2.7 zeigt den Vergleich der Niederschlagsbeobachtungen und der -prognosen entlang
des Inns, wobei die Einzugsgebiete der Mangfall und der Alz farblich gesondert dargestellt sind.
Es ist deutlich zu erkennen, dass die Niederschläge in den Vorhersagen unterschätzt worden sind,
da die Punkte tendentiell über der 1:1-Geraden liegen. Je länger die Vorhersagefrist, desto größer
ist die Unterschätzung der Niederschlagssummen in den Vorhersagen. Die Unterschätzung ist
besonders stark im Gebiet der Mangfall.
Im Salzachgebiet (Abbildung 2.8) ist die Unterschätzung der Niederschläge ebenfalls deutlich zu
erkennen, wenngleich die Größenordnung der Differenzen kleiner ist als am Inn. Ähnlich verhält
es sich bei den Gebieten im Alpenvorland (Mattig, Antiesen, Pram, Rott sowie das Gebiet der
bayrischen Donau, Abbildung 2.9) sowie in den nördlichen und südlichen Zubringern zur Donau
(Abbildungen 2.10 und 2.11): die beobachteten Niederschläge wurden in den Vorhersagen
deutlich unterschätzt, im Süden weniger stark als im Norden des Landes.
2.1.2 Vergleich von Temperaturprognosen und beobachteten Temperaturen
Da während des Hochwassers in höheren Regionen ein Teil des Niederschlags als Schnee
gefallen ist, wurden auch die Temperaturvorhersagen mit den beobachteten Temperaturen
verglichen. Anders als bei den Niederschlägen müssen keine Summen verglichen werden, sondern
es können die beobachteten Werte direkt mit den vorhergesagten Werten verglichen werden.
Es zeigt sich, dass bei den Temperaturen die Beobachtungen besser mit den Vorhersagen
korrespondieren als bei den Niederschlägen, auch bei einer Vorhersagefrist von 48 Stunden
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 20
Gebiet: Inn
Vergleich Niederschlagssummen Vorhersage − Beobachtung
100 100
Inn
Alz
Mangfall
75 75
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
50 50
25 25
x = sum (6h) x = sum (12h)
0 0
0 25 50 75 100 0 25 50 75 100
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
200 250
225
175
200
150
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
175
125
150
100 125
100
75
75
50
50
25
25
x = sum (24h) x = sum (48h)
0 0
0 25 50 75 100 125 150 175 200 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
Abbildung 2.7: Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose am Inn, die Einzugsgebiete Mangfall
und Alz sind gesondert dargestellt
Gebiet: Salzach
Vergleich Niederschlagssummen Vorhersage − Beobachtung
75 100
Salzach
Saalach
Lammer
75
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
50
50
25
25
x = sum (6h) x = sum (12h)
0 0
0 25 50 75 0 25 50 75 100
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
150 175
150
125
125
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
100
100
75
75
50
50
25
25
x = sum (24h) x = sum (48h)
0 0
0 25 50 75 100 125 150 0 25 50 75 100 125 150 175
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
Abbildung 2.8: Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose an der Salzach
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 21
Gebiet: Alpenvorland (Mattig, Antiesen, Pram, Rott, bayr. Donau)
Vergleich Niederschlagssummen Vorhersage − Beobachtung
75 100
Mattig, Antiesen, Pram
Hofkirchen
Rott
75
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
50
50
25
25
x = sum (6h) x = sum (12h)
0 0
0 25 50 75 0 25 50 75 100
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
150 175
150
125
125
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
100
100
75
75
50
50
25
25
x = sum (24h) x = sum (48h)
0 0
0 25 50 75 100 125 150 0 25 50 75 100 125 150 175
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
Abbildung 2.9: Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose an Mattig, Antiesen, Pram, Rott
und bayr. Donau
stimmen die Beobachtungen und die Vorhersagen gut überein. Abbildung 2.12 zeigt als Beispiel
eine der Auswertungen. Die Punkte liegen mit maximalen Abweichungen von 5◦ C entlang der
1:1-Geraden.
2.1.3 Beurteilung der von Oberliegern übergebenen Prognosen
Diese Frage kann anhand der vorliegenden Datenbasis nicht beantwortet werden. In den zur
Verfügung gestellten Datenbanken, die in FEWS importiert werden können, waren keine von
Oberliegern übergebenen Prognosen vorhanden.
In Kapitel 2.2.5 wird der Wellenablauf an der Donau beurteilt. Zur Berechnung des Wellenab-
laufes an der Donau werden im hydrodynamischem Modell Eingangswerte von Oberliegerpegeln
benötigt. Dabei werden im Hochwasservorhersagesystem die Oberlieger auf verschiedenen Arten
berücksichtigt:
• Vorhersagen des hydrologischen Modells an Inn und bayrischer Donau werden als Ein-
gangswerte in das hydrodynamische Modell verwendet,
• Vorhersagen des Bayrischen Landesamtes für Umwelt für Inn und Donau werden als
Eingangswerte in das hydrodynamische Modell verwendet.
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 22
Gebiet: OÖ Nord (Ranna, Gr. Mühl, Kl. Mühl, Gusen, Gr. Rodl, Aist, Naarn)
Vergleich Niederschlagssummen Vorhersage − Beobachtung
50 75
Ranna, Kl. Mühl, Gr. Mühl
Gr. Rodl, Gusen
Aist, Naarn
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
50
25
25
x = sum (6h) x = sum (12h)
0 0
0 25 50 0 25 50 75
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
100 125
100
75
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
75
50
50
25
25
x = sum (24h) x = sum (48h)
0 0
0 25 50 75 100 0 25 50 75 100 125
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
Abbildung 2.10: Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose, nördliche Donauzubringer in
Oberösterreich
Gebiet: OÖ Süd (Innbach, Traun, Enns)
Vergleich Niederschlagssummen Vorhersage − Beobachtung
75 100
Traun
Enns
Innbach
75
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
50
50
25
25
x = sum (6h) x = sum (12h)
0 0
0 25 50 75 0 25 50 75 100
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
150 175
150
125
125
Niederschlag beob. (mm/x h)
Niederschlag beob. (mm/x h)
100
100
75
75
50
50
25
25
x = sum (24h) x = sum (48h)
0 0
0 25 50 75 100 125 150 0 25 50 75 100 125 150 175
Niederschlag Vorhers. (mm/x h) Niederschlag Vorhers. (mm/x h)
Abbildung 2.11: Vergleich Niederschlagsbeobachtung und -prognose, südliche Donauzubringer in
Oberösterreich
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 23
Gebiet: Donau bis Niederösterreich
Vergleich Temperatur Vorhersage − Beobachtung
30 30
25 25
20 20
Temperatur beob. (°C)
Temperatur beob. (°C)
15 15
10 10
5 5
0 0
−5 −5
6h Vorhers. 12h Vorhers.
−10 −10
−10 −5 0 5 10 15 20 25 30 −10 −5 0 5 10 15 20 25 30
Temperatur Vorhers. (°C) Temperatur Vorhers. (°C)
30 30
25 25
20 20
Temperatur beob. (°C)
Temperatur beob. (°C)
15 15
10 10
5 5
0 0
−5 −5
24h Vorhers. 48h Vorhers.
−10 −10
−10 −5 0 5 10 15 20 25 30 −10 −5 0 5 10 15 20 25 30
Temperatur Vorhers. (°C) Temperatur Vorhers. (°C)
Abbildung 2.12: Vergleich Temperaturbeobachtung und -prognose, Donaueinzugsgebiete bis Niederöster-
reich
Aus den daraus resultierenden Vorhersagen an den Pegeln der Donau können Rückschlüsse auf
die Güte der Prognosen, die von den Oberliegern übergeben worden sind, gezogen werden.
2.1.4 Hätten die Daten des Verbunds in der Datenlücke einen Mehrwert für
die Prognosen ergeben?
Die Verbund Austrian Hydro Power AG übermittelte während des Hochwasserereignisses im
Juni 2013 Durchflussberichte an den Hydrographischen Dienst OÖ. Diese Durchflussberichte
beinhalten aktuelle Pegelstände für die Kraftwerke an der Donau (Wendepegel, Oberwasser
und Unterwasser), sowie aktuelle Durchflussdaten von Kraftwerken (z. B. Aschach, Ottensheim,
Wallsee) und einigen Zubringern (Inn, Traun, Enns). Während diese Berichte ab dem 1. Juni
2013 11:18 praktisch stündlich versandt wurden, gingen vom 3. Juni 2013 14:14 bis 4. Juni
2013 06:07 keine Durchflussberichte beim Hydrographischen Dienst ein. In diesem Zeitraum
stieg der Wasserstand am Pegel Linz um ca. 50 cm an und der Scheitel der Hochwasserwelle
wurde erreicht.
Nach Angaben des Hydrographischen Dienstes ist die Genauigkeit der Durchflusswerte in
den Durchflussberichten für den Hochwasserfall nicht gesichert. Durchflusswerte, die aus
Wasserstand-Durchflussbeziehung ermittelt werden, sind nur durch wenige Durchflussmessun-
gen während Hochwässer belegt. Durchflusswerte, die aus Kraftwerksdaten ermittelt werden,
sind im Hochwasserfall meist nur ungenau zu bestimmen. Der für das Kraftwerk Jochenstein
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 24
angegebene Maximaldurchfluss beim Hochwasser im Juni 2013 betrug laut der Durchflussbe-
richte 7679 m3 /s , die Pegelmessungen an anderen Stellen der Donau lassen aber auf einen
tatsächlichen Durchfluss von etwa 10000 m3 /s schließen. Deswegen ist es nicht sinnvoll, die
Durchflusswerte der Durchflussberichte als Eingangsdaten für die Prognosen zu verwenden.
Die in den Durchflussberichten enthaltenen Pegelstände der Kraftwerke werden derzeit nicht in
das Prognosemodell einbezogen, da dieses den Betrieb der Laufkraftwerke nach den Wehrbe-
triebsordnungen berücksichtigt. Je nach Qualität der Daten ist dies in der Regel eine robustere
Methode zur Berechnung der Prognosen.
Sowohl die angesprochenen Durchflusswerte als auch die Pegelstände sind im Prognosemodell
durch Alternativinformationen vollständig abgedeckt. Demnach hätten die Daten des Verbunds
in der Datenlücke keinen Mehrwert für die Prognosen ergeben.
2.2 Beurteilung der Hochwassermodellierung in den
Einzugsgebieten
In jedem Einzugsgebiet wird mit einem hydrologischen Modell der zu erwartende Abfluss
abgeschätzt. Dabei werden Niederschlags- und Temperaturprognosen als Inputdaten in das
Modell verwendet. Das Modell ist ein kontinuierlich rechnendes Wasserhaushaltsmodell (Blöschl
et al., 2008), das neben dem Abfluss auch verschiedene interne Rechengrößen (Systemzustände)
wie das Schnee-Wasser-Äquivalent, die Bodenfeuchte und Speicherstände berechnet. Das Modell
benötigt diese Systemzustände als Anfangsbedingungen für die Berechnung des Abflusses. Bei
einer kontinuierlichen Berechnung über mehrere Jahre können die Systemzustände zu Beginn
der Berechnung Null gesetzt werden und nach einer Aufwärmphase des Modells (abhängig von
Gebietsgröße und Abfluss) nehmen die Systemzustände und somit auch die berechneten Abflüsse
plausible Werte an. Bei der Erstellung von Prognosen ist diese Vorgangsweise aber nicht sinnvoll,
da nicht bei jeder Prognoserechnung mehrere Jahre als Aufwärmphase des Modells verwendet
werden können. Deshalb werden in regelmäßigen Abständen (24 h) die Systemzustände in Files
abgespeichert, die dann beim Start der Prognoserechnung als Startwerte eingelesen werden. Die
Güte der Prognosen hängt sehr stark von den eingelesenen Systemzuständen ab: z. B. versickert
in einem trockenen Gebiet ein größerer Teil des Niederschlags als in einem feuchten Gebiet und
der Anteil des zum Abfluss kommenden Niederschlages ist geringer.
2.2.1 Beurteilung der Systemzustände des Modells: Schnee, Bodenfeuchte
Aus dem Hochwasservorhersagesystem FEWS konnten für alle Gebiete Zeitreihen vom 15. Mai
2013 bis zum 8. Juni 2013 des Schnee-Wasser-Äquivalents sowie der Bodenfeuchte exportiert
werden. Diese Zeitreihen wurden in der Folge analysiert und interpretiert.
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 25
Schnee
Der Temperaturverlauf während des Hochwasserereignisses gibt Anhaltspunkte, dass ein Teil des
Niederschlags vor und während dem Hochwasser als Schnee gefallen ist. Abbildung 2.13 zeigt
als Beispiel den Verlauf des Niederschlages sowie der Temperatur im Gebiet Staudach/Tiroler
Achen, ein von intensiven Niederschlägen besonders betroffenes Gebiet. Der Gebietsniederschlag
im 944 km2 großen Einzugsgebiet ist im oberen Teil der Abbildung dargestellt, im unteren Teil
ist die mittlere Lufttemperatur sowie die Lufttemperatur an der Station Hahnenkamm (1790
m ü. A.) dargestellt. Vom 23. bis 26. Mai sind die Temperaturen negativ, was bedeutet, dass
der Niederschlag in den höheren Lagen als Schnee gefallen ist und im weiteren Verlauf zur
Schmelze gekommen ist. Auch zwischen dem 29. Mai bis 3. Mai sind aufgrund der negativen
Temperaturen Teile des Niederschlags als Schnee gefallen.
Abbildung 2.13: Gebietsniederschlag für das Einzugsgebiet Staudach an der Tiroler Achen, Fläche
944 km2 im Mai/Juni 2013. Unten: mittlere Lufttemperatur für das Einzugsgebiet
Staudach, sowie Lufttemperatur an der Station Hahnenkamm, Seehöhe 1790 m ü.A.
Aus Blöschl et al., 2013a
Aus dem Hochwasservorhersagesystem wurden für die Gebiete Mittelwerte des Schnee-Wasser-
Äquivalents exportiert. Das Schnee-Wasser-Äquivalent (SWE) ist jene Wassermenge in mm, die
man erhalten würde, wenn man eine Schneedecke mit bekannter Höhe und Dichte schmelzen
würde. Die Dichte des Schnees kann stark variieren, je nach Schneeart kann die Dichte Werte
zwischen 30 kg/m3 (Neuschnee) über 500 kg/m3 (feuchtnasser Altschnee) bis zu 800 kg/m3
(mehrjähriger Firnschnee) erreichen. Ein direkter Vergleich von gemessenen Schneehöhen und
simulierten Schnee-Wasser-Äquivalenten ist daher nicht möglich. Ein Vergleich des Verlaufes
von Schneehöhen und Schnee-Wasser-Äquivalenten liefert aber eine wertvolle Information, ob
die Simulation plausible Ergebnisse liefert.
Version vom 20. Januar 2014Hochwasser 2013: Evaluierung des Prognosemodells und der Kommunikation 26
120 300
110
100 250
90
Schnee−Wasser−Äquivalent (mm)
Schneehöhe beobachtet (cm)
80 200
70
60 150
50
40 100
TEZG Innsbruck
30 TEZG Brixlegg
TEZG Mangfall
TEZG Rosenheim
20 TEZG Wasserburg 50
TEZG Burgkirchen
10 Schneehöhe @ Hahnenkamm 1794 m
Schneehöhe @ Pitztaler Gletscher 2864 m
EZG Inn mittel
0 0
18.05.2013 25.05.2013 01.06.2013 08.06.2013
70 225
TEZG Golling
TEZG Lammer
TEZG Saalach 200
60 TEZG Oberndorf
Schneehöhe @ Rudolfshütte 2317 m
EZG Salzach mittel
175
Schnee−Wasser−Äquivalent (mm)
50
Schneehöhe beobachtet (cm)
150
40 125
30 100
75
20
50
10
25
0 0
18.05.2013 25.05.2013 01.06.2013 08.06.2013
Abbildung 2.14: Zeitlicher Verlauf des Schnee-Wasser-Äquivalents vor und während des Hochwassers.
Oben: Inngebiet, unten: Salzachgebiet. Punkte kennzeichnen beobachtete Schneehöhen
Der Verlauf der simulierten Schnee-Wasser-Äquivalente zeigt, dass im Mai und Juni 2013 in den
östlichen Einzugsgebieten in Oberösterreich (Traun, Enns, nördliche Donauzubringer) kein bis
sehr wenig Schnee registriert worden ist. An Inn und Salzach hingegen zeigt das Modell einen
deutlichen Anstieg beim SWE an. Im Einzugsgebiet des Inns (bis zum Zusammenfluss mit der
Salzach) sind bis zum 25. Mai 2013 im Mittel 37 mm SWE vorhanden, am 25. Mai steigt der
Wert leicht auf 42 mm an und ab dem 29. Mai steigt der Wert weiter bis auf etwa 60 mm an.
Schnee wird v. a. in den Teileinzugsgebieten Innsbruck und Brixlegg simuliert, nördlich der Alpen
ist nur sehr wenig Schnee im Modell vorhanden. Die Ergebnisse der Simulation decken sich mit
den Schneebeobachtungen: die beobachtete Schneehöhe der Station am Pitztaler Gletscher auf
2864 m ü. A. beträgt Mitte Mai 182 cm, am 3. Juni waren es 287 cm (dunkelblauen Punkte
in Abbildung 2.14 oben). Die Schneehöhe an der Station Hahnenkamm (1794 m ü. A., nur 4
Messwerte vorhanden) beträgt am 24. Mai 3 cm, am 5. Juni 20 cm (hellblaue Punkte).
Ähnlich ist das Bild im Gebiet der Salzach: der simulierte SWE-Wert steigt von etwa 8 mm
vor dem 24. Mai auf etwa 15 mm, gefolgt von einer kurzen Schmelzphase, bevor ab dem 29.
Mai der mittlere SWE-Wert auf etwa 40 mm ansteigt. In diesem Gebiet waren für die Station
Rudolfshütte (2317 m ü. A.) beobachtete Schneehöhen verfügbar, diese zeigen den selben
Verlauf wie die simulierten SWE-Werte an (Abbildung 2.14 unten).
Bodenfeuchte
Durch den hohen Niederschlag im Mai 2013 waren die hydrologischen Vorbedingungen im
Donaueinzugsgebiet vor dem Hochwasser ungewöhnlich. Z. B. wurden in Regensburg im Mai
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