Hochwasserrisiko in der Region Reichenfels in Vergangenheit und Zukunft - unipub
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Hochwasserrisiko in der Region Reichenfels
in Vergangenheit und Zukunft
Diplomarbeit
zur Erlangung des akademischen Grades
eines Magisters der Naturwissenschaften
an der Karl-Franzens-Universität Graz
vorgelegt von
Michael RABENSTEINER
01414332
am Institut für Geographie und Raumforschung
Begutachter: Univ.-Prof. Dr.rer.nat. Wolfgang Schöner
Graz, Juni 2019
Eidesstattliche Erklärung
Ich erkläre hiermit an Eides statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne
fremde Hilfe verfasst, andere als die angegebenen Quellen nicht benutzt und die den
benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht
habe.
Die Arbeit wurde bisher in gleicher oder ähnlicher Form keiner anderen inländischen oder
ausländischen Prüfungsbehörde vorgelegt und auch nicht veröffentlicht. Die vorliegende
Fassung entspricht der eingereichten elektronischen Version.
Graz, im Juni 2019
_______________________________________
Michael Rabensteiner
1
Kurzfassung
Ziel dieser Diplomarbeit mit dem Titel „Hochwasserrisiko in der Region Reichenfels in
Vergangenheit und Zukunft“ ist es, den Trend der Hochwassersituation für den Ort Reichenfels
festzustellen. Nachdem die Hypothesen aufgestellt, die Thematik „Hochwasser“ aufbereitet
und das Forschungsgebiet mit seinen Merkmalen dargestellt wird, erfolgt eine Fokussierung
auf den Klimafaktor Niederschlag, der nach Ausschlüssen von anderen Einflussfaktoren das
Zentrum der Analyse bildet. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird sowohl die vergangene als
auch die zukünftige Hochwassersituation betrachtet, analysiert und interpretiert. Überprüft wird
dabei neben der Entwicklung der Niederschlagsmenge auch jene der Niederschlagsintensität
über eine Kategorisierung von Risikotagen. Während die Daten für die Vergangenheit von
einer NLV-Messstelle in Reichenfels bezogen werden, dient die gewählte Klimaprojektion EC-
Earth/CLM als Lieferant für die Zukunftswerte. Da die zukünftige Entwicklung von
verschiedenen Sektoren abhängig und dadurch unsicher ist, werden zum Vergleich die Daten
von zwei Repräsentativen Emissionspfaden (RCPs) untersucht. Die Diplomarbeit wird durch
eine Zusammenführung der Ergebnisse mit abschließendem Fazit über die
Hochwasserentwicklung in der Region Reichenfels abgeschlossen. Dieses Fazit besagt, dass
sich das Hochwasserrisiko etwas verschärft. Diese Entwicklung beruht nicht auf der
zunehmenden Niederschlagsmenge, die laut Analysen auf gleichem Niveau verbleibt, sondern
an der steigenden Intensität der Ereignisse. Ein Resultat, welches mit der österreichischen
Gesamtsituation übereinstimmt.
2
Abstract
The aim of this diploma thesis with the title “Flood risk in the region Reichenfels in past and
future” is to determine the trend of the flood situation for the place of Reichenfels. After the
hypotheses are set up, the topic “flood” is prepared and the research area with its
characteristics is presented, a focus on the climate factor precipitation takes place, which after
exclusion of other influencing factors forms the center of the analysis. In the further process of
the thesis the past and future flood situation is considered, analyzed and interpreted.
Therefore, the development of the precipitation amount and the precipitation intensity by a
categorization of risk days are investigated. While the data for the past are received from a
measuring station (NLV) in Reichenfels, the chosen climate projection EC-Earth/CLM delivers
future values. Since the future development depends on different fields and thereby is
uncertain, the data of two Representative Concentration Pathways (RCPs) are examined for
comparison. The diploma thesis is completed by a reunification of the results with a following
conclusion about the flood development in the region Reichenfels. This conclusion states, that
the flood risk is becoming a bit more acute. The development is not based on the growing
precipitation amount, which according to the analyzes remains on the same level, but on the
increasing intensity of rainfall events. A result, which matches the overall situation for Austria.
3
Danksagung
Im Zuge dieses Abschnittes möchte ich mich bei allen Personen bedanken, die mir im Laufe
meines gesamten Studiums zur Seite standen und ohne die es kaum möglich gewesen wäre,
dieses erfolgreich abzuschließen.
Ein großes Dankeschön gilt dabei meinen Eltern, die mich in jeglicher Situation meines Lebens
unterstützen. Obwohl euch dies vermutlich nur in finanzieller Hinsicht wirklich bewusst ist,
möchte ich euch hiermit sagen, dass ihr mir in sämtlichen Lebenssituationen eine große Hilfe
seid und ich froh bin, euch als Ansprechpersonen zu haben. Ich hoffe, dass ich das einmal in
irgendeiner Weise zurückzahlen kann.
Einen ebenso großen Dank möchte ich meiner Freundin aussprechen, die es nicht immer leicht
mit mir hat und trotzdem stets die größte Stütze im Laufe meines Studiums war. Leider sage
ich es viel zu selten, aber ich danke dir sehr für alles, was du für mich tust. Die (tatsächlich
vorhandenen) stressigen Unizeiten, in denen ich bestimmt das ein oder andere Mal
unausstehlich war, sind nun vorbei, wodurch ich nicht nur wieder mehr Zeit für dich, sondern
auch für die teilweise vernachlässigten Wohnungsaufgaben habe.
Zusätzlich möchte ich mich auch bei meinen Brüdern und Freunden bedanken, die vor allem
durch Fußball und Kartenspiele, aber auch durch viele andere Aktivitäten einen nötigen
Ausgleich zum Unialltag brachten und auch in Stresssituationen für wichtigen Abstand zum
Studium sorgten.
Ein letzter Dank geht an meinem Diplomarbeitsbetreuer Univ.-Prof. Dr.rer.nat. Wolfgang
Schöner, da er mir von Anfang an einen Weg durch meine Idee zeigte und auch bei
Sackgassen die nötigen Lösungen bereithielt. Danke dafür und vor allem für das Besorgen der
notwendigen Daten für die Analysen.
4
Inhaltsverzeichnis
Eidesstattliche Erklärung ....................................................................................................... 1
Kurzfassung .......................................................................................................................... 2
Abstract ................................................................................................................................. 3
Danksagung .......................................................................................................................... 4
Abbildungsverzeichnis ........................................................................................................... 7
Tabellenverzeichnis ..............................................................................................................11
1 Einleitung ..........................................................................................................................13
2 Methoden ..........................................................................................................................17
3 Forschungsgebiet ..............................................................................................................20
3.1 Topographie und Geomorphologie ..............................................................................20
3.2 Landnutzung ...............................................................................................................22
4 Hochwasser ......................................................................................................................24
4.1 Definition Hochwasser/Überschwemmung ..................................................................24
4.2 Prozesse der Hochwasserentstehung .........................................................................25
4.3 Einflussfaktoren ..........................................................................................................27
4.3.1 Klimatische Einflussfaktoren .................................................................................28
4.3.2 Anthropogene Einflussfaktoren durch Landnutzung ..............................................33
4.3.3 Einflussfaktoren durch Besonderheiten des Flusses .............................................35
5 Klimaänderung und Klimavariabilität in der Vergangenheit ................................................38
5.1 Entwicklung in Österreich ............................................................................................39
5.2 Entwicklung im Forschungsgebiet ...............................................................................44
5.2.1 Informationen aus bestehender Literatur ..............................................................44
5.2.2 Analyse der Messstationsdaten ............................................................................47
5.2.3 Kategorisierung der Hochwasserrisikotage ...........................................................53
6 Prognostizierte zukünftige Klimaentwicklung .....................................................................57
6.1 Ausgewählte Klimaprojektion ......................................................................................57
6.2 Emissionsszenarien ....................................................................................................62
6.3 Raum- und Zeitparameter ...........................................................................................65
5
6.4 Entwicklung Österreich ...............................................................................................68
6.5 Niederschlagsentwicklung im Forschungsgebiet .........................................................72
6.5.1 Vergleich: Messstelle vs. Modell ...........................................................................72
6.5.2 Vergleich: Ortspunkt vs. andere Gitterpunkte .......................................................75
6.5.3 Erkenntnisse Niederschlagsmenge ......................................................................77
6.5.4 Erkenntnisse Risikotage .......................................................................................82
7 Fazit: Bewertung des Hochwasserrisikos ..........................................................................92
8 Literaturverzeichnis ...........................................................................................................95
6
Abbildungsverzeichnis
ABB. 1: HÖHEPUNKT DER ÜBERSCHWEMMUNG IN REICHENFELS AM 03.07.2012 IM BEREICH DES FREIBADES REICHENFELS. QUELLE:
HANS MOKORU. ............................................................................................................................................... 14
ABB. 2: HÖHEPUNKT DER ÜBERSCHWEMMUNG IN REICHENFELS AM 03.07.2012 AM NÖRDLICHEN ORTSENDE. QUELLE: GEMEINDE
REICHENFELS. ................................................................................................................................................... 14
ABB. 3: VERORTUNG DES FORSCHUNGSGEBIETES IN BEZUG ZU ÖSTERREICH. DIE ORANGE FLÄCHE SYMBOLISIERT DAS EINZUGSGEBIET
DER LAVANT AUF HÖHE REICHENFELS. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ........................................................................... 20
ABB. 4: DARSTELLUNG DES EINZUGSGEBIETS DER LAVANT AUF HÖHE REICHENFELS. A) ZEIGT DIE FLÄCHENVERTEILUNG JE
BUNDESLAND, B) DIE TEILEINZUGSGEBIETE. QUELLE: EIGENER ENTWURF. .................................................................... 21
ABB. 5: DARSTELLUNG DES EINZUGSGEBIETS DER LAVANT AUF HÖHE REICHENFELS NACH DER HÖHENVERTEILUNG. QUELLE: EIGENER
ENTWURF. ....................................................................................................................................................... 22
ABB. 6: LANDNUTZUNG IM UNTERSUCHUNGSGEBIET NACH DER CORINE-KLASSIFIZIERUNG FÜR DAS JAHR 2018. DIE FARBEN DER
KATEGORIEN WURDEN EIGENSTÄNDIG GEWÄHLT. QUELLE: EIGENER ENTWURF.............................................................. 23
ABB. 7: SAISONALITÄT DER HOCHWÄSSER IN ÖSTERREICH. DIE FARBE GIBT DAS MITTLERE AUFTRITTSDATUM AN (Z.B. GELB FÜR MAI,
BLAU FÜR JÄNNER). DIE FARBINTENSITÄT GIBT DIE INTENSITÄT DER SAISONALITÄT AN. QUELLE: MERZ UND BLÖSCHL (2003B)
ZIT. N. SCHÖNER ET AL. (2011, S. 3–4). ............................................................................................................... 25
ABB. 8: RELATIVE HÄUFIGKEIT VON PROZESSTYPEN VON 11518 HOCHWASSEREREIGNISSEN DER JAHRE 1971-1997. DIE
PROZESSTYPEN SIND (A) HOCHWÄSSER ZUFOLGE LANGER NIEDERSCHLÄGE, (B) HOCHWÄSSER ZUFOLGE KURZER
NIEDERSCHLÄGE, (C) HOCHWÄSSER AUFGRUND VON GEWITTERN, (D) REGEN-AUF-SCHNEE-EREIGNISSE UND (E)
SCHNEESCHMELZHOCHWÄSSER. EIN GROßER WERT DER HÄUFIGKEIT BESAGT, DASS DAS JAHRESHOCHWASSER OFT AUF DIESEN
TYP ZURÜCKZUFÜHREN IST. QUELLE: MERZ UND BLÖSCHL (2003A, S. 5–12). ............................................................. 26
ABB. 9: HYPOTHETISCHER EINFLUSS DER LANDNUTZUNG UND DER KLIMAVARIABILITÄT AUF HYDROLOGISCHE PROZESSE ALS
SKALENFUNKTION DES EINZUGSGEBIETES. QUELLE: BLÖSCHL ET AL. (2007, S. 1242). ................................................... 27
ABB. 10: BEOBACHTETES, DURCHSCHNITTLICHES AUFTRETEN VON FLUSSHOCHWÄSSERN IN EUROPA ZWISCHEN 1960 UND 2010.
JEDER PFEIL REPRÄSENTIERT EINE HYDROMETRISCHE STATION (N =4062). FARBE UND RICHTUNG DES PFEILES SIGNALISIEREN
GEMÄß DER SKALA DIE DURCHSCHNITTLICHE ZEIT DER HOCHWÄSSER (HELLBLAU: WINTERHOCHWÄSSER; GRÜN BIS GELB:
FRÜHLINGSHOCHWÄSSER; ORANGE BIS ROT: SOMMERHOCHWÄSSER; VIOLETT BIS DUNKELBLAU: HERBSTHOCHWÄSSER). DIE
LÄNGE DER PFEILE ZEIGEN DIE KONZENTRATION DER HOCHWÄSSER INNERHALB EINES JAHRES (0: GLEICHVERTEILT; 1: ALLE
HOCHWÄSSER AM SELBEN TAG). QUELLE: BLÖSCHL ET AL. (2017, S. 590). ................................................................. 29
ABB. 11: KARTE ZUR DARSTELLUNG DES ANTEILS DER VERSIEGELTEN FLÄCHEN IN ÖSTERREICH IM JAHR 2012 IM 1 KM-RASTER.
QUELLE: ÖSTERREICHISCHE RAUMORDNUNGSKONFERENZ (ÖROK) (2015). ................................................................ 33
ABB. 12: AUSSCHNITT AUS ABB. 11. SCHWARZES OVAL SYMBOLISIERT DAS FORSCHUNGSGEBIET. QUELLE: ÖSTERREICHISCHE
RAUMORDNUNGSKONFERENZ (ÖROK) (2015), VERÄNDERT. .................................................................................... 34
ABB. 13: HYPOTHETISCHER EINFLUSS DER DREI TREIBER AUF DIE RELATIVEN HOCHWASSERSPITZEN ALS FUNKTION DER
EINZUGSGEBIETSEBENE (BASIEREND AUF BLÖSCHL ET AL. 2007): FLUSS: ENTFERNUNG VON AUEN ALS SPEICHER (A),
EINZUGSGEBIET: WANDEL IN DER LANDNUTZUNG WIE URBANISATION (B), ATMOSPHÄRE: KLIMAWANDEL WIE
VERÄNDERUNGEN IN DER REGENCHARAKTERISTIK (C). DIE DÜNNE LINIE UND DER ROTE PFEIL ILLUSTRIEREN DEN EFFEKT DER
ÄNDERUNGEN AUF DIE HOCHWASSERSPITZEN. QUELLE: HALL ET AL. (2014, S. 2738). .................................................. 35
7
ABB. 14: TYPISCHE URSACHEN FÜR DIE VERÄNDERUNG VON HOCHWASSERSPITZEN ÜBER JAHRZEHNTE UND JAHRHUNDERTE:
BAU/ABBAU VON HYDRAULISCHEN STRUKTUREN (A), GRADUELLER LANDNUTZUNGSWANDEL (B) UND ERHÖHTE VARIABILITÄT
VON EXTREMEN REGENEREIGNISSEN (C). DIE HELLEREN SCHATTIERUNGEN REPRÄSENTIEREN DIE VARIABILITÄT INNERHALB EINER
ZEITSPANNE. QUELLE: HALL ET AL. (2014, S. 2739). .............................................................................................. 36
ABB. 15: REGIONALE MUSTER DER HOCHWASSERFREQUENZEN NACH URSPRUNGSTYP. EINE FREQUENZ VON 1 INDIZIERT, DASS ALLE
IM EINZUGSGEBIET AUFGETRETENEN JÄHRLICHEN HOCHWÄSSER DURCH DIESEN BESTIMMTEN PROZESS HERVORGERUFEN
WURDEN, WÄHREND EINE FREQUENZ VON 0 AUSSAGT, DASS DIESER PROZESS FÜR KEIN HOCHWASSER DER AUSLÖSER WAR.
HOCHWÄSSER ZUFOLGE LANGER NIEDERSCHLÄGE (A), HOCHWÄSSER ZUFOLGE KURZER NIEDERSCHLÄGE (B), HOCHWÄSSER
AUFGRUND VON GEWITTERN (C), REGEN-AUF-SCHNEE-HOCHWÄSSER (D) UND SCHNEESCHMELZHOCHWÄSSER (E).
EINGEBETTETE ÜBERLAGERN DABEI DIE GRÖßEREN EINZUGSGEBIETE UND NUR EINZUGSGEBIETE KLEINER ALS 5000 KM² SIND
BERÜCKSICHTIGT. QUELLE: MERZ UND BLÖSCHL (2003A, S. 5–12). ........................................................................... 40
ABB. 16: GEGLÄTTETE JAHRESMITTELREIHEN DES JAHRESNIEDERSCHLAGES VON 4 SUBREGIONEN ÖSTERREICHS VON MESSBEGINN BIS
2009. GELB: WESTÖSTERREICH, GRÜN: NORDÖSTERREICH, ROT: INNERALPINE TÄLER, BLAU: SÜDOSTÖSTERREICH (GLÄTTUNG
MIT 20-JÄHRIGEM GAUß’SCHEN TIEFPASSFILTER). QUELLE: SCHÖNER ET AL. (2011, S. 2–31). ....................................... 41
ABB. 17: TRENDS DER JAHRES- UND VIERTELJAHRESNIEDERSCHLÄGE FÜR DIE PERIODE 1950-2007. PEGEL MIT MINDESTENS 45
JAHREN BEOBACHTUNG. GROßE KREISE BLAU: STEIGENDE TRENDS, GROßE KREISE ROT: FALLENDE TRENDS, KLEINE KREISE:
TRENDS NICHT SIGNIFIKANT. QUELLE: SCHÖNER ET AL. (2011, S. 4–18). .................................................................... 43
ABB. 18: TRENDS DER JAHRES- UND VIERTELJAHRESNIEDERSCHLÄGE FÜR DIE PERIODE 1976-2007. PEGEL MIT MINDESTENS 25
JAHREN BEOBACHTUNG. GROßE KREISE BLAU: STEIGENDE TRENDS, GROßE KREISE ROT: FALLENDE TRENDS, KLEINE KREISE:
TRENDS NICHT SIGNIFIKANT. QUELLE: SCHÖNER ET AL. (2011, S. 4–16). .................................................................... 44
ABB. 19: BEOBACHTETE ÄNDERUNG DER SAISONALEN NIEDERSCHLAGSSUMME AUS SPARTACUS (HIEBL UND FREI 2016) FÜR DEN
ZEITRAUM 1996-2007 (OBERES PANEL) UND 1996-2014 (UNTERES PANEL) RELATIV ZUM ZEITRAUM 1976-1995. DIE
SCHWARZEN OVALE IM UNTEREN PANEL ILLUSTRIEREN DAS UNTERSUCHUNGSGEBIET. AUS: BUNDESMINISTERIUM FÜR LAND-
UND FORSTWIRTSCHAFT, UMWELT UND WASSERWIRTSCHAFT (2017, S. 17), VERÄNDERT. ............................................ 45
ABB. 20: TRENDS DER DURCH DAS KLIMAMODELL CLM SIMULIERTEN JAHRES- UND VIERTELJAHRESNIEDERSCHLÄGE FÜR DIE PERIODE
1976-2007. GROßE QUADRATE BLAU: STEIGENDE TRENDS, GROßE QUADRATE ROT: FALLENDE TRENDS, KLEINE QUADRATE:
NICHT SIGNIFIKANTE TRENDS. QUELLE: SCHÖNER ET AL. (2011, S. 4–19). .................................................................. 46
ABB. 21: SAISONALITÄT DER MONATSNIEDERSCHLÄGE FÜR DIE JAHRE 1951-1997. EINGETRAGEN IST DER MONAT, IN DEM IM
MITTEL DAS MAXIMUM AUFTRITT (FARBE) SOWIE DIE INTENSITÄT DER SAISONALITÄT (STARKE SAISONALITÄT DUNKEL,
SCHWACHE SAISONALITÄT HELL). QUELLE: SCHÖNER ET AL. (2011, S. 4–8). ................................................................ 47
ABB. 22: DARSTELLUNG DER ENTWICKLUNG DES JAHRESNIEDERSCHLAGES IN REICHENFELS VON 1971 BIS 2015 AUF BASIS DER
MESSAUFZEICHNUNGEN DER NLV-MESSSTELLE IN REICHENFELS. DIE SCHWARZE LINIE ILLUSTRIERT DIE TRENDLINIE. QUELLE:
EIGENER ENTWURF. ........................................................................................................................................... 48
ABB. 23: DARSTELLUNG DER ENTWICKLUNG DES NIEDERSCHLAGES IM AUGUST IN REICHENFELS VON 1971 BIS 2015 AUF BASIS DER
MESSAUFZEICHNUNGEN DER NLV-MESSSTELLE IN REICHENFELS. DIE SCHWARZE LINIE ILLUSTRIERT DIE TRENDLINIE. QUELLE:
EIGENER ENTWURF. ........................................................................................................................................... 49
ABB. 24: DARSTELLUNG DER ENTWICKLUNG DES NIEDERSCHLAGES IM AUGUST IN REICHENFELS VON 1971 BIS 2015 AUF BASIS DER
MESSAUFZEICHNUNGEN DER NLV-MESSSTELLE IN REICHENFELS. DIE SCHWARZE LINIE ILLUSTRIERT DIE TRENDLINIE. QUELLE:
EIGENER ENTWURF. ........................................................................................................................................... 49
8
ABB. 25: DARSTELLUNG DER ENTWICKLUNG DES NIEDERSCHLAGES IM JUNI IN REICHENFELS VON 1971 BIS 2015 AUF BASIS DER
MESSAUFZEICHNUNGEN DER NLV-MESSSTELLE IN REICHENFELS. DIE SCHWARZE LINIE ILLUSTRIERT DIE TRENDLINIE. QUELLE:
EIGENER ENTWURF. ........................................................................................................................................... 49
ABB. 26: INCA-NIEDERSCHLAGSSUMMEN DER ZAMG FÜR DIE STEIERMARK UND GROßE TEILE UNTERKÄRNTENS FÜR DEN 3. JULI
2012. DIE ROTE REGION MIT DEN HÖCHSTEN WERTEN LIEGT DABEI GENAU IM FORSCHUNGSGEBIET. QUELLE: KOBOLTSCHNIG ET
AL. (2012, S. 3). .............................................................................................................................................. 54
ABB. 27: PROJIZIERTE ÄNDERUNG DES NIEDERSCHLAGS IN PROZENT SIMULIERT MIT 16 GLOBAL-/REGIONALMODELL-
KOMBINATIONEN IN WINTER (OBEN) UND SOMMER (UNTEN) IM GEBIETSMITTEL DEUTSCHLAND RELATIV ZU 1971-2000
(GLEITENDES 31-JAHRESMITTEL); IN GRAU DIE JAHRESWERTE ALLER SIMULATIONEN. QUELLE: JACOB ET AL. (2012, S. 19). .. 58
ABB. 28: PROJIZIERTE ÄNDERUNG DES NIEDERSCHLAGES IN PROZENT IM A1B-SZENARIO SIMULIERT MIT 16 GLOBAL-
/REGIONALMODELL-KOMBINATIONEN IN WINTER (OBEN) UND SOMMER (UNTEN) IM GEBIETSMITTEL DEUTSCHLAND RELATIV ZU
1971-2000 (GLEITENDES 11-JAHRESMITTEL). QUELLE: JACOB ET AL. (2012, S. 18). ................................................... 59
ABB. 29: KOMBINATIONEN VON GLOBAL- (GCMS) UND REGIONALMODELLEN (RCMS) AUS EURO-CORDEX ZUR GENERIERUNG
VON KLIMAPROJEKTIONEN FÜR DIE TREIBHAUSGASSZENARIEN RCP4.5 UND RCP8.5 MIT EINER AUFLÖSUNG VON 12,5 KM. DIE
MATRIX ZEIGT VERFÜGBARE (GRÜN), LAUFENDE (ORANGE) UND GEPLANTE (ROT) SIMULATIONEN ZUM STICHTAG 15. JUNI
2015. QUELLE: BUNDESMINISTERIUM FÜR LAND- UND FORSTWIRTSCHAFT, UMWELT UND WASSERWIRTSCHAFT (2016, S.
10). ............................................................................................................................................................... 60
ABB. 30: TREND DER NIEDERSCHLAGSSUMME IM WINTER (DJF, OBEN) UND SOMMER (JJA, UNTEN) FÜR DIE PERIODE 19,76-2007,
AUS HOMOGENISIERTEN HISTALP-STATIONSDATEN UND CLM SIMULATIONEN. SIGNIFIKANTE TRENDS IN DEN HISTALP-
STATIONSDATEN SIND MIT EINEM + GEKENNZEICHNET. DJF = DEZEMBER, JÄNNER, FEBRUAR, JJA = JUNI, JULI, AUGUST.
QUELLE: SCHÖNER ET AL. (2011, S. 2–52). .......................................................................................................... 61
ABB. 31: TABELLE DER VIER REPRÄSENTATIVEN KONZENTRATIONSPFADE (RCPS) INKLUSIVE STRAHLUNGSANTRIEB,
KONZENTRATIONSWERT, VERLAUF DES PFADES UND DEM ZUGRUNDLIEGENDEN MODELL. QUELLE: MOSS ET AL. (2010, S.
753). ............................................................................................................................................................. 63
ABB. 32: ATMOSPHÄRISCHE CO2-KONZENTRATIONEN (IN PPM) ENTSPRECHEND DER ABGELÖSTEN SRES (GESTRICHELT) UND DER
AKTUELLEN RCP-SZENARIEN (DURCHGEZOGEN). DIE SCHWARZE LINIE ZEIGT DIE HISTORISCHE KONZENTRATION. QUELLE:
KOTLARSKI UND TRUHETZ (2017), ZITIERT NACH BUNDESMINISTERIUM FÜR LAND- UND FORSTWIRTSCHAFT, UMWELT UND
WASSERWIRTSCHAFT (2016, S. 7). ...................................................................................................................... 64
ABB. 33: DARSTELLUNG DER UNTERSCHIEDLICHEN NIEDERSCHLAGSMENGEN IM EINZUGSGEBIET DER LAVANT BIS REICHENFELS IM JAHR
2030 NACH EINEM BELIEBIGEN KLIMAMODELL FÜR RCP4.5. ÜBERPRÜFT WURDEN VIER BELIEBIGE STELLEN, VERTEILT AUF DAS
GESAMTE GEBIET. W LS = WERT LAVANTSEE, W S = WERT SOMMERAU, W RF = WERT REICHENFELS, W ÖE = WERT
ÖSTLICHES EINZUGSGEBIET. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ......................................................................................... 66
ABB. 34: VERWENDETE GITTERPUNKTE FÜR DIE ANALYSE DER ZUKÜNFTIGEN NIEDERSCHLÄGE IM EINZUGSGEBIET DER LAVANT AUF
HÖHE REICHENFELS. DIE VIER UNTERSUCHUNGSPUNKTE REPRÄSENTIEREN SOWOHL EINE RÄUMLICHE ALS AUCH EINE
HÖHENVERTEILUNG DES EINZUGSGEBIETES. ÖSTL. EZG = ÖSTLICHES EINZUGSGEBIET. QUELLE: EIGENER ENTWURF,
TOPOGRAPHISCHE GRUNDLAGE: BASEMAP.AT. ........................................................................................................ 68
ABB. 35: PROJEKTION FÜR DIE ÄNDERUNG DER LUFTTEMPERATUR (OBEN) UND DER NIEDERSCHLAGSSUMME (UNTEN) AUS BIAS-
KORRIGIERTEN REGIONALEN KLIMAMODELLSIMULATIONEN VON ÖKS15 (CHIMANI ET AL. 2016), BASIEREND AUF EURO-
CORDEX KLIMAMODELLSIMULATIONEN FÜR DAS SZENARIO RCP8.5. MITTELWERT DES ZEITRAUMES 2021-2050 IM
9VERGLEICH ZU 1971-2000. SOMMER UND WINTER. QUELLE: BUNDESMINISTERIUM FÜR LAND- UND FORSTWIRTSCHAFT,
UMWELT UND WASSERWIRTSCHAFT (2017, S. 21). ............................................................................................... 69
ABB. 36: SIMULIERTE TEMPERATURÄNDERUNG FÜR KÄRNTEN IM VERGLEICH ZU DER BEOBACHTETEN TEMPERATUR VON 1971-2000
NACH DEM RCP8.5-SZENARIO. QUELLE: AMT DER KÄRNTNER LANDESREGIERUNG (2016, S. 6). ..................................... 70
ABB. 37: SIMULIERTE NIEDERSCHLAGSÄNDERUNG FÜR 2071-2100 IM VERGLEICH ZUM BEOBACHTETEN NIEDERSCHLAG VON 1971-
2000 NACH DEM RCP8.5-SZENARIO. QUELLE: AMT DER KÄRNTNER LANDESREGIERUNG (2016, S. 8). ............................ 71
ABB. 38: VERGLEICH ZWISCHEN DER NLV-MESSTELLE UND DER KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM FÜR DIE EMISSIONSSZENARIEN
RCP4.5 UND RCP8.5 FÜR DIE ZEIT VON 1985 BIS 2015. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ................................................ 74
ABB. 39: ENTWICKLUNG DES DURCHSCHNITTSNIEDERSCHLAGES AUF BASIS DER KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM FÜR DAS RCP4.5-
SZENARIO. WERTE DER TABELLE 7 GRAFISCH DARGESTELLT. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ............................................... 78
ABB. 40: VERTEILUNG DES JÄHRLICHEN DURCHSCHNITTSNIEDERSCHLAGES GEMÄß DER KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM NACH DEM
RCP4.5-SZENARIO JE PERIODE. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ................................................................................... 79
ABB. 41: ENTWICKLUNG DES DURCHSCHNITTSNIEDERSCHLAGES AUF BASIS DER KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM FÜR DAS RCP4.5-
SZENARIO. WERTE DER TABELLE 7 GRAFISCH DARGESTELLT. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ............................................... 80
ABB. 42: VERTEILUNG DES JÄHRLICHEN DURCHSCHNITTSNIEDERSCHLAGES GEMÄß DER KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM NACH DEM
RCP8.5-SZENARIO JE PERIODE. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ................................................................................... 81
ABB. 43: GESAMTHOCHWASSERRISIKOSITUATIONEN IM UNTERSUCHUNGSGEBIET JE TEILGEBIET UND PERIODE FÜR DAS
EMISSIONSSZENARIO RCP4.5. LS = LAVANTSEE, ÖSTL. EZG = ÖSTLICHES EINZUGSGEBIET, SOM = SOMMERAU, RF =
REICHENFELS. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ........................................................................................................... 83
ABB. 44: VERTEILUNG DER RISIKOSITUATION NACH ART DES RISIKOS UND TEILPERIODEN FÜR DAS EMISSIONSSZENARIO RCP4.5. LS =
LAVANTSEE, ÖSTL. EZG = ÖSTLICHES EINZUGSGEBIET, SOM = SOMMERAU, RF = REICHENFELS. QUELLE: EIGENER ENTWURF. 84
ABB. 45: GESAMTHOCHWASSERRISIKOSITUATIONEN IM UNTERSUCHUNGSGEBIET JE TEILGEBIET UND PERIODE FÜR DAS
EMISSIONSSZENARIO RCP8.5. LS = LAVANTSEE, ÖSTL. EZG = ÖSTLICHES EINZUGSGEBIET, SOM = SOMMERAU, RF =
REICHENFELS. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ........................................................................................................... 85
ABB. 46: VERTEILUNG DER RISIKOSITUATION NACH ART DES RISIKOS UND TEILPERIODEN FÜR DAS EMISSIONSSZENARIO RCP8.5. LS =
LAVANTSEE, ÖSTL. EZG = ÖSTLICHES EINZUGSGEBIET, SOM = SOMMERAU, RF = REICHENFELS. QUELLE: EIGENER ENTWURF. 85
ABB. 47: ENTWICKLUNG DER RISIKOTAGE AM GITTERPUNKT IM ORT REICHENFELS NACH RISIKOART UND PERIODE NACH DER
KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM IM RCP4.5-SZENARIO. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ............................................. 89
ABB. 48: ENTWICKLUNG DER RISIKOTAGE AM GITTERPUNKT IM ORT REICHENFELS NACH RISIKOART UND PERIODE NACH DER
KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM IM RCP8.5-SZENARIO. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ............................................. 90
10Tabellenverzeichnis
TABELLE 1: TRENDAUSWERTUNG DER NIEDERSCHLAGSDATEN DER NLV-MESSSTELLE IN REICHENFELS VON 1971-2015. DIE LETZTE
SPALTE GIBT DIE DIFFERENZ ZWISCHEN MINIMAL- UND MAXIMALWERT AN. BLAU SCHATTIERT SIND DIE MAXIMA DER
JEWEILIGEN SPALTE, ORANGE SCHATTIERT DIE MINIMA (OHNE GESAMTJAHR). MONATSSCHATTIERUNGEN: GRAU: WINTER,
GRÜN: FRÜHLING, GELB: SOMMER, BRAUN: HERBST. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ....................................................... 50
TABELLE 2: DURCHSCHNITT DES MONATLICHEN NIEDERSCHLAGES MIT DER DAZUGEHÖRIGEN STANDARDABWEICHUNG FÜR DIE PERIODE
1971-2015. NS = NIEDERSCHLAG, SA = STANDARDABWEICHUNG. %-SPALTE GIBT DEN GERUNDETEN PROZENTWERT DER
STANDARDABWEICHUNG VOM DURCHSCHNITTLICHEN NIEDERSCHLAG AN. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ............................ 52
TABELLE 3: KATEGORISIERUNG DER TÄGLICHEN NIEDERSCHLÄGE IN BEZUG AUF HOCHWASSERRISIKO VON 1985-2015 AUF
MONATSEBENE. 1 TAG RISIKO: ≥ 50MM/TAG, 2 TAGE RISIKO: ≥ 80MM/2TAGE, 3 TAGE RISIKO: ≥ 100MM/3TAGE, 1 TAG
RISIKO HOCH: ≥ 90MM/TAG, RISIKO HOCH KOMB.: MIN. 2 DER VORHERIGEN KLASSEN. ORANGE SCHATTIERT SIND DIE
HÖCHSTEN WERTE DER JEWEILIGEN KLASSE. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ................................................................... 55
TABELLE 4: GITTERPUNKTE, DIE ZUR ANALYSE DER ZUKÜNFTIGEN NIEDERSCHLAGSSITUATION IM EINZUGSGEBIET DER LAVANT AUF
HÖHE REICHENFELS HERANGEZOGEN WURDEN. QUELLE: EIGENER ENTWURF ................................................................ 67
TABELLE 5: VERGLEICH DER MESSDATEN (EBENE JAHR) DER NLV-MESSSTELLE IN REICHENFELS MIT DEN MODELLDATEN DER
GEWÄHLTEN KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM FÜR DIE EMISSIONSSZENARIEN RCP4.5 UND RCP8.5 FÜR DIE PERIODE 1985
BIS 2015. MST = MESSSTELLE. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ................................................................................... 73
TABELLE 6: GEGENÜBERSTELLUNG VON VIER GITTERPUNKTEN DER KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM IN DEN BEIDEN
EMISSIONSSZENARIEN RCP4.5 UND RCP8.5, DIE GLEICHMÄßIG ÜBER UNTERSUCHUNGSGEBIET UND SEEHÖHE VERTEILT
WURDEN. WERTE WURDEN GERUNDET. DIE PROZENTÄNDERUNGEN WERDEN DABEI AUF DEN GITTERPUNKT REICHENFELS
BEZOGEN. MITTEL = ARITHMETISCHES MITTEL, SA = STANDARDABWEICHUNG, RF = REICHENFELS (794 M SEEHÖHE), SOM =
SOMMERAU (1299 M), ÖEZG = ÖSTLICHES EINZUGSGEBIET (1609 M), LS = LAVANTSEE (2056 M). QUELLE: EIGENER
ENTWURF. ....................................................................................................................................................... 76
TABELLE 7: ENTWICKLUNG DES DURCHSCHNITTLICHEN JAHRESNIEDERSCHLAGES DER VIER GITTERPUNKTE IM UNTERSUCHUNGSGEBIET
AUF BASIS DER KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM NACH DEM RCP4.5-SZENARIO. RF = REICHENFELS, SOM = SOMMERAU,
ÖEZG = ÖSTLICHES EINZUGSGEBIET, LS = LAVANTSEE. QUELLE: EIGENER ENTWURF....................................................... 78
TABELLE 8: ENTWICKLUNG DES DURCHSCHNITTLICHEN JAHRESNIEDERSCHLAGES DER VIER GITTERPUNKTE IM UNTERSUCHUNGSGEBIET
AUF BASIS DER KLIMAPROJEKTION EC-EARTH/CLM NACH DEM RCP8.5-SZENARIO. RF = REICHENFELS, SOM = SOMMERAU,
ÖEZG = ÖSTLICHES EINZUGSGEBIET, LS = LAVANTSEE. QUELLE: EIGENER ENTWURF....................................................... 80
TABELLE 9: MONATLICHES AUFTRETEN VON RISIKOSITUATIONEN IN HINBLICK AUF HOCHWÄSSER IM RCP4.5-SZENARIO. DIE HÖHE
DER ZAHL GIBT AUSKUNFT ÜBER DIE GITTERPUNKTE, DIE IN DIE JEWEILIGE KATEGORIE FALLEN. DIE SCHATTIERUNGEN
SYMBOLISIEREN DIE HÖCHSTWERTE JEDES MONATS. BEI GLEICHEM WERT WURDE HÖHERE KATEGORIE SCHATTIERT. QUELLE:
EIGENER ENTWURF. ........................................................................................................................................... 87
TABELLE 10: MONATLICHES AUFTRETEN VON RISIKOSITUATIONEN IN HINBLICK AUF HOCHWÄSSER IM RCP8.5-SZENARIO. DIE HÖHE
DER ZAHL GIBT AUSKUNFT ÜBER DIE GITTERPUNKTE, DIE IN DIE JEWEILIGE KATEGORIE FALLEN. DIE SCHATTIERUNGEN
SYMBOLISIEREN DIE HÖCHSTWERTE JEDES MONATS. BEI GLEICHEM WERT WURDE HÖHERE KATEGORIE SCHATTIERT. QUELLE:
EIGENER ENTWURF. ........................................................................................................................................... 88
11TABELLE 11: VERGLEICH DER FÜNF STÄRKSTEN TAGESNIEDERSCHLÄGE NACH RCP-SZENARIO UND PERIODE. MST = NLV-MESSSTELLE
REICHENFELS. QUELLE: EIGENER ENTWURF. ........................................................................................................... 91
121 Einleitung
Hochwässer sind Naturerscheinungen, die in regelmäßigen Abständen in Berichten der
Medien anzutreffen sind. In Mitteleuropa ist es vor allem die warme Sommerzeit, in der Print-
wie auch digitale Informationsüberbringer vermehrt über Überschwemmungen berichten.
Diese Berichterstattungen umfassen zumeist auch Fotos und Details zu den Schäden, die sehr
oft Hand in Hand mit auftretenden Hochwasserereignissen gehen. Neben Sachschäden, die
zum großen Teil Zerstörungen am Grund, Überflutungen der Kellerräume oder auch
Beschädigungen an anderen Wertgegenständen beinhalten, gibt es dabei sehr oft auch
Verletzungen von Menschen. Diese treten zum Teil durch die Folgen der Wassermassen auf,
zum Teil beim Rettungsversuch von anderen Personen, die in seltenen Fällen auch schon
tödlich endeten. Hochwasserereignisse sind eine ubiquitäre Naturgefahr, die laut Daten des
Instituts für Hydraulik und landeskulturelle Wasserwirtschaft (IHLW) mit einem global
geschätzten durchschnittlichen Jahresverlust von 104 Milliarden US-Dollar weltweit am
meisten Menschen betreffen (Blöschl et al. 2017). Dieser Umstand der Gefahr für Kapital und
Mensch gepaart mit einem Hochwasserereignis im Untersuchungsgebiet im Jahr 2012 kann
als Ursprung dieser Arbeit angesehen werden. Zum besseren Verständnis der Forschung soll
dieses kurz dargestellt werden.
Im Bericht der Abteilung 8 – Kompetenzzentrum Umwelt, Wasser und Naturschutz (heute
Umwelt, Energie und Naturschutz) des Amtes der Kärntner Landesregierung (Koboltschnig et
al. 2012) wird das Hochwasser des 03. Juli 2012, welches zu enormen Überschwemmungen
(Abb. 1 und 2) und auch Schäden an Gebäuden und anderen Anlagen (Freibad Reichenfels)
führte, aus hydrologischer Sicht analysiert. Die starken Niederschläge im obersten Lavanttal
an der Landesgrenze zwischen der Steiermark und Kärnten (vor allem im Bereich des
Zirbitzkogels) hatten ein derartiges Ausmaß, dass die INCA-Datenauswertungen der
Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) teilweise einen Wert von 170 mm
innerhalb zwei Stunden ergaben. Eine externe Beobachterin in Obdach, dem nördlich von
Reichenfels gelegenen Grenzort auf der steirischen Seite, hat ebenso 130 mm gemessen,
wobei angeblich nicht der gesamte Niederschlag erfasst wurde. Diese Angabe unterstützt die
Messungen der ZAMG, obwohl die Hydrographischen Dienste der Steiermark und Kärnten in
den Orten direkt nur 42 mm (Obdach) und 44 mm (Reichenfels) in zwei Stunden gemessen
haben. Um ein Verständnis für diese Niederschlagszahlen zu erhalten, gibt es das Lorenz
Skoda Modell des Dienstes eHYD des Bundesministeriums für Nachhaltigkeit und Tourismus,
welches laut dem hydrologischen Bericht bei 170 mm Niederschlag in zwei Stunden ein
Wiederkehrintervall von zirka 700 Jahren ergibt. Im Jährlichkeitsfeld der
Bemessungsniederschläge würde daraus ein über 5000-jährliches Phänomen resultieren.
Natürlich darf nicht vergessen werden, dass es sich dabei nur um bestimmte Stellen handelte
13und die Differenz der Niederschlagswerte im relativ kleinen Einzugsgebiet doch sehr groß war.
Ein Aspekt, der in der Arbeit noch genauer thematisiert wird.
Abb. 1: Höhepunkt der Überschwemmung in Reichenfels am 03.07.2012 im Bereich des Freibades
Reichenfels. Quelle: Hans Mokoru.
Abb. 2: Höhepunkt der Überschwemmung in Reichenfels am 03.07.2012 am nördlichen Ortsende.
Quelle: Gemeinde Reichenfels.
Aus diesem extremen Ereignis und natürlich den dadurch entstandenen Schäden folgten
Überlegungen, die schlussendlich zur Formulierung der Forschungsfrage dieser Arbeit führten.
Nachdem zunächst allgemein nach der Wahrscheinlichkeit eines solchen Events gefragt
wurde, verlagerte sich das Interesse zunehmend in Richtung Zukunft und Klima. Dass sich
14das Klima ändert, ist ein unbestreitbarer Fakt. Dass vor allem in naher Zukunft, womit in
diesem Fall das 21. Jahrhundert gemeint ist, eine deutliche Temperaturzunahme und somit
Veränderungen in der gesamten globalen Klimasituation erwartet werden können, führt dazu,
dass auch lokale Naturgefahren wie dieses Ereignis aus dem Jahr 2012 einem Wandel
ausgesetzt sein werden. Blöschl et al. (2007, S. 1242) berichten von steigenden Zunahmen
von extremen hydrologischen Ereignissen in den Anfangsjahren des 21. Jahrhunderts, warnen
jedoch auch davor, dass meist nur jene Gebiete untersucht wurden, die tatsächlich derartige
Entwicklungen vorweisen. Allgemein sieht der Bereich der Hydrologie die Beziehungen
zwischen Umweltfaktoren äußerst vorsichtig. So schreiben Field et al. (2012, S. 13) davon,
dass aufgezeichnete Veränderungen in Niederschlag und Temperatur ausschlaggebend für
mögliche Änderungen im Bereich der Hochwässer sein mögen, diese jedoch selbst nicht
eindeutig feststellbar sind, da die Ursachen für regionale Änderungen sehr komplex sein
können. Zusätzlich haben auch globale Wetterphänomene wie die Westwinde (Atlantic Jet,
African Jet) oder die El Niño-Southern Oscillation (ENSO) Einflüsse auf die lokalen
Gegebenheiten (Merz et al. 2014, S. 1925–1926). Trotz dieser Kompliziertheit und der
Unsicherheiten soll in dieser Forschungsarbeit genau dieses Zusammenspiel zwischen lokal
und global in Verbindung gesetzt werden, um zu analysieren, ob solche
Starkniederschlagsereignisse im Forschungsgebiet eine Änderung erfahren und wie relevant
diese mögliche Veränderung in Bezug auf Hochwässer ist.
Meteorologische Prognosen sind eine äußerst komplexe Angelegenheit, da unglaublich viele
Faktoren auf unterschiedlichen Ebenen Einfluss auf das Wetter ausüben. Um im Zuge der
Arbeit eine adäquate Abschätzung für die lokale Situation zu liefern, ist es notwendig,
Vereinfachungen und Ausschlüsse vorzunehmen. Nicht nur um den Komplexitätsgrad auf
geregeltem Niveau zu halten, sondern auch um die Vielzahl an möglichen Unsicherheiten und
Unzuverlässigkeiten zu minimieren. Wie in den täglichen Wetterberichten teilweise zu
erkennen ist, gibt es auf regionaler Ebene selbst in diesen kurzzeitigen Vorhersagen deutliche
Abweichungen, womit sich die Schwierigkeit im Prognostizieren der zukünftigen Klimasituation
nur erahnen lässt. Aus diesem Grund wird der Fokus der Forschung vor allem auf den für
Hochwässer ausschlaggebenden Niederschlag gelegt. Die Forschungsfrage lautet demnach,
inwiefern sich die Niederschlagswerte im Untersuchungsgebiet in der Vergangenheit änderten
und welche Auswirkungen diese und die prognostizierte zukünftige Entwicklung für das
Hochwasserrisiko in der Region Reichenfels mit sich bringen. Aufgrund der methodischen
Vorgehensweise (siehe Kapitel 2) wird dabei die Entwicklung bis 2100 analysiert. Die
Hypothesen, die im Zuge dieser Arbeit verifiziert oder falsifiziert werden sollen, lauten
demnach:
15• Die durchschnittlichen Jahresniederschlagswerte nehmen im Untersuchungsgebiet bis
2100 konstant zu, wodurch Hochwasserereignisse wahrscheinlicher sind.
• Extreme Niederschlagsereignisse nehmen zu, wodurch Überschwemmungen
wahrscheinlicher sind.
• Extreme Niederschlagsereignisse erfolgen hauptsächlich in den wärmeren
Sommermonaten (Juni bis September), wodurch Überschwemmungen als Folge von
Gewitterniederschlägen und somit weiter als Folge der Klimaerwärmung betrachtet
werden können.
Im folgenden Kapitel wird dazu die genaue Vorgehensweise mit den ausgewählten Methoden
dargebracht, die schlussendlich zur Beantwortung dieser Hypothesen führt. Gearbeitet wird
dabei mit einem Klimamodell, welches aufgrund unterschiedlicher Annahmen Niederschlags-
und Temperaturwerte „vorhersagt“. Kapitel 3 beschreibt in kompakter Form das
Untersuchungsgebiet. Dabei wird das Gebiet verortet und prägnant im Sinne der Physio- und
Humangeographie beschrieben. In Kapitel 4 wird das Makrothema Hochwasser dargestellt
und definiert. Es beinhaltet eine Klarstellung, womit verständlich werden soll, was gemeint ist,
wenn von Hochwasser oder Überschwemmung die Rede ist und welche Prozesse und
Faktoren zur Entstehung eines solchen Ereignisses beitragen bzw. dafür ausschlaggebend
sind. Kapitel 5 liefert Analysen zur vergangenen Entwicklung in Österreich allgemein und dem
Forschungsgebiet speziell. Während die Entwicklung in Österreich allein auf Recherche
basiert, soll die Analyse in der Region Reichenfels aufgrund der Daten der Messstation
genauer ausfallen. Kapitel 6 bildet den Kern der Forschung und gibt die Ergebnisse wieder,
die anhand der Auswertung der zukünftigen Daten gefunden wurden. Die Resultate werden
mithilfe von Berechnungen und Graphiken dargestellt und in Bezug zur Forschungsfrage
interpretiert. Zum Abschluss liefert Kapitel 7 ein Fazit, welches die angeführten Hypothesen
verifiziert bzw. falsifiziert.
162 Methoden
Literaturrecherche
Die Basis der gesamten Forschungsarbeit bildet eine weitreichende Literaturrecherche, in der
Grundlegendes über Hochwässer und Überschwemmungen erarbeitet wurde. Zusätzlich
wurde über den Klimawandel und vor allem die klimatischen Veränderungen in Europa und
speziell Österreich recherchiert, um auch passende Hypothesen bezüglich der
Forschungsfrage aufstellen zu können. Auch die verschiedenen Aspekte und ihre
Auswirkungen in Bezug auf die Entstehung von Hochwässer wurden über Literatur erworben.
Dadurch konnten Annahmen und Ausschlüsse durchgeführt werden, die in Hinblick auf das
Forschungsgebiet irrelevant sind.
GIS-Bearbeitung
Die GIS-Bearbeitung kommt hauptsächlich im Kapitel 3 zur Darstellung des
Forschungsgebietes zum Einsatz. Über das freie Open-Source-Geographische-
Informationssystem QGIS, welches zur Erstellung, Bearbeitung und Analyse räumlicher
Informationen unter Windows, Mac, Linux und BSD dient, wurde das Untersuchungsgebiet
abgegrenzt und beschrieben, einzelne Objekte abgemessen und Informationen bezüglich
Hochwässer abgeleitet. Mit QGIS wurden Karten zur besseren Veranschaulichung des
Forschungsgebietes erstellt und in die Arbeit integriert. Dabei wurde die Desktop-Version
QGIS 3.6.0 verwendet und Informationen und Daten von unterschiedlichen Webseiten
bezogen, darunter basemap.at, data.gv.at, welche knapp 25.000 freie Datensätze für ganz
Österreich zur Verfügung stellt, und die KAGIS-Website der Abteilung 8 der Kärntner
Landesregierung, welche ebenfalls bereitwillig Daten anbot.
Analyse aus Messstationsdaten
Neben einer Literaturrecherche besteht Kapitel 5 hauptsächlich aus der Analyse von
vergangenen Messwerten in Bezug auf Niederschlag. Für die Auswertung des vergangenen
Niederschlages im Untersuchungsgebiet wurde die Datenreihe der NLV-Messstelle
Reichenfels (HZBNr: 114298) des Dienstes eHYD des Bundesministeriums für Nachhaltigkeit
und Tourismus herangezogen. Der Datensatz umfasst tägliche Niederschlagswerte im
Zeitraum vom 01. Jänner 1971 bis zum 31. Dezember 2015. Jeden Tag um 7 Uhr morgens
wurden die Messwerte auf einer Seehöhe von 800 Metern gemessen und im Format mit einer
Nachkommastelle in Millimeter in den Datensatz eingebracht. Somit ergeben sich
Niederschlagswerte für eine Zeitdauer von 45 Jahren, aus denen die Entwicklung und der
Trend auf verschiedenen Ebenen herausgearbeitet wurde. Zusätzlich wurden auch
17Starkniederschlagsereignisse herausgefiltert, um Vergleichsdaten zu zukünftigen Zeiträumen
zu erhalten. Die Kategorisierung dazu erfolgt in der Analyse.
Analyse aus Klimamodellprognosen
Die Vorhersage von zukünftigen meteorologischen Entwicklungen ist wie bereits erwähnt eine
äußerst komplizierte und unsichere Angelegenheit. Im Fachbereich der Meteorologie werden
für Auswertungen zu diesem Zwecke Klimamodelle verwendet. Gemäß dem ÖKS15
Endbericht (Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
2016, S. 8–9) lässt sich der Vorgang mit diesen wie folgt beschreiben. Prinzipiell erlauben
Klimamodelle mithilfe von verschiedenen mathematischen Gleichungen eine vereinfachte
Abbildung des Klimasystems eines bestimmten Raumausschnittes. Die mathematischen
Gleichungen, die Veränderungen von klimarelevanten Komponenten wie Temperatur, Druck,
Feuchte, usw. ausdrücken, werden von Hochleistungsrechnern gelöst. Im übertragenen Sinne
wird dabei ein Gitter um den gesamten Globus gespannt, wodurch Zellen entstehen, die in
diesen Modellen mit ihren Nachbarzellen interagieren. Da die zeitgleiche Berechnung des
Netzes über die gesamte Erde einen sehr hohen Rechenaufwand mit sich bringt, ist die
Auflösung dieser Globalen Klimamodelle (GCMs – General Circulation Models) auf eine
Gitterweite von wenigen hundert Kilometern begrenzt (Taylor et al. 2012). Heinrich (2013, S.
25) schreibt von einer Gittergröße zwischen 100 und 300 Kilometern und weist somit auf die
Unbrauchbarkeit für regionale Anwendungen hin. Umfasst das Untersuchungsgebiet nur einen
Ausschnitt der Erde, so gibt es dafür regionale Klimamodelle (RCMs – Regional Climate
Models), die auf den gleichen physikalischen Grundannahmen basieren, jedoch nur kleinere
Raumausschnitte beinhalten und so eine erhöhte Auflösung bis zu einer Gitterweite von zirka
zehn Kilometern anbieten können. Dadurch werden unterschiedliche kleinräumige
geographische Klimasystemfaktoren (Gebirge, Küsten, Vegetation, Seen, usw.) genauer
dargestellt und können zu besseren Analysen der Systeme führen. Den Vorgang, der die
verschieden skalierten Klimamodelle miteinander verknüpft, nennt man Dynamisches
Downscaling. Dabei werden die RCMs in die GCMs integriert, wobei die Daten von Letzteren
von außen auf die Ersteren einwirken, um die lokalen oder regionalen Entwicklungen
zusätzlich zu präzisieren.
Einen wichtigen Aspekt, der später in der Arbeit genauer thematisiert wird, jedoch im
Zusammenhang mit den Klimamodellen erwähnt werden muss, bilden die
Emissionsszenarien. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) entwickelte im
Zuge des 5. Sachstandsberichtes (Pachauri und Meyer 2015) neue Szenarien für die
zukünftige Entwicklung der klimaeffektiven Treibhausgase. Als Ergebnis lieferte der Bericht
die vier repräsentativen Konzentrationspfade RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6.0 und RCP 8.5, die
laut IPCC die große Bandbreite der Treibhausgasemissionen sehr gut darstellen. Je höher
18dabei die Zahl hinter dem Kürzel, desto größer der Anstieg der Strahlung im Jahr 2100 im
Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter (1850). Als Beispiel: Nach dem RCP 6.0 hätte man im
Vergleich zu 1850 im Jahre 2100 einen Strahlungsanstieg von 6,0 W/m². Die Klimamodelle
richten sich gemäß dieser Emissionsszenarien und berechnen die zukünftigen
Klimaveränderungen nach dem gewählten Strahlungsanstieg.
Die schlussendlich als „Klimaprojektionen“ bezeichneten Darstellungen der zukünftigen
Klimaentwicklung sind somit ein Resultat aus einem globalen Modell (GCM), einem regionalen
Modell (RCM) und einem repräsentativen Konzentrationspfad (RCP). Da es sowohl
verschiedene globale wie auch regionale Modelle gibt, die beispielsweise unterschiedliche
Parametrisierungen verwenden, besteht eine Vielzahl an möglichen Klimaprojektionen, die zu
diversen Simulationen führen. Um eine möglichst plausible Prognose für die Zukunft zu stellen,
müssten im Prinzip alle möglichen Entwicklungen betrachtet und in Beziehung gesetzt werden.
Aber selbst dann könnte die Klimaentwicklung aufgrund der fehlenden Kenntnisse über das
Klima der Erde und der Unvollkommenheit der Klimamodelle völlig anders verlaufen als die
Vorhersagen ergeben (Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und
Wasserwirtschaft 2016, S. 9). Aufgrund dieses Problems und des Ausmaßes des Aufwandes,
der betrieben werden müsste, um jegliche Klimaprojektionen einzubeziehen, wurde im Zuge
dieser Forschungsarbeit der Beschluss gezogen, dass der Fokus auf eine einzige
Klimaprojektion gelegt wird, welche einen mittleren Ansatz der klimatischen Veränderungen
verfolgt. Der Vergleich mit anderen Klimaprojektionen könnte als Antrieb für weitere
Forschungsarbeiten im Untersuchungsgebiet dienen.
Diese Klimaprojektion wird in drei Zeitbereichen, von 1985 bis 2015, von 2030 bis 2060 und
von 2070 bis 2100, auf die vergangenen und zukünftigen Entwicklungen und die möglichen
Trends untersucht. Über eine kreierte Kategorisierung werden zudem die
Starkniederschlagsereignisse und somit Risikotage in Hinblick auf Überschwemmungen
analysiert. Die Erkenntnisse von 1985 bis 2015 werden dabei mit den Resultaten der Analyse
der vergangenen Messstationsdaten verglichen und interpretiert. Nach Prüfung der
Plausibilität erfolgt eine Gegenüberstellung der Modellentwicklungen. Dabei wird die
Datenreihe von 1985 bis 2015 zu jenen von 2030 bis 2060 und 2070 bis 2100 in Beziehung
gesetzt und auf Veränderungen untersucht. Abschließend werden die Erkenntnisse
interpretiert und ein Fazit bezüglich Hochwasserrisiko gezogen.
193 Forschungsgebiet
Zur Charakterisierung des Forschungsgebietes wurde gemäß Huber (2016) vorgegangen. In
dessen Arbeit wurden mehrere bayerische Einzugsgebiete aufgrund einer Gebietsanalyse
miteinander verglichen. Die Teilaspekte, die dabei genauer betrachtet wurden, waren
demnach die Topographie und Geomorphologie, die Geologie, der Boden und die
Landnutzung. Da Geologie und Boden in Hinblick auf die Forschungsfrage bezüglich der
Niederschlagsentwicklung nicht relevant sind, werden diese außen vorgelassen und nicht
genauer analysiert. Der Fokus liegt vor allem auf Topographie und Geomorphologie, da diese
Bereiche den Niederschlag im Einzugsgebiet maßgeblich beeinflussen und für die Wahl der
ausgewerteten Daten entscheidend waren. Die Landnutzung, die über den Abfluss ein
wesentlicher Einflussfaktor für Hochwässer sein kann, wird kurz analysiert, um deren
Signifikanz in Anbetracht der Forschungsfrage auszuschließen.
3.1 Topographie und Geomorphologie
Das Untersuchungsgebiet befindet sich zwischen Judenburg (Nordsteiermark) und Wolfsberg
(Unterkärnten) und liegt somit leicht südlich der Mitte von Österreich an der Grenze zwischen
den Bundesländern Steiermark und Kärnten (Abb. 3). Das Gesamteinzugsgebiet umfasst laut
Abb. 3: Verortung des Forschungsgebietes in Bezug zu Österreich. Die orange Fläche symbolisiert das
Einzugsgebiet der Lavant auf Höhe Reichenfels. Quelle: Eigener Entwurf.
20Abb. 4: Darstellung des Einzugsgebiets der Lavant auf Höhe Reichenfels. a) zeigt die Flächenverteilung je
Bundesland, b) die Teileinzugsgebiete. Quelle: Eigener Entwurf.
QGIS-Analyse eine Fläche von 119,65 km². Im Norden wird es dabei durch den Obdacher
Sattel (955 m), im Osten vom Speikkogel (1993 m), im Süden von der Hohenwart (1818 m)
und im Westen von der Linie Zirbitzkogel (2396 m) – Zöhrerkogel (1874 m) begrenzt. Dabei
besitzen beide Bundesländer mit 65,87 km² (Steiermark) und 53,78 km² (Kärnten) einen
ähnlich großen Anteil (Abb. 4, obere Darstellung).
Zudem wurde eine Unterteilung in drei Teileinzugsgebiete durchgeführt (Abb. 4, untere
Darstellung). Das größte Teileinzugsgebiet umfasst dabei die Lavant selbst mit 47,90 km²
(40%), wobei dieses ganz im Westen beim Zirbitzkogel beginnt, durch den Lavantgraben
ostsüdöstlich in Richtung Reichenfels verläuft und bis zum Abfluss der Lavant aus dem
Untersuchungsgebiet reicht. Das Teileinzugsgebiet Roßbach befindet sich im Osten und trägt
mit 31,80 km² 26,6 Prozent zur Gesamtheit bei. Neben dem Sattelbach wird dieser kurz vor
der Mündung in die Lavant auch vom Lacknerbach gespeist, der seinerseits Wasser vom
Lobenbach erhält. Die Sommerau, die am weitesten nach Süden reicht, bildet mit 39,95 km²
(33,4%) den Rest des Einzugsgebietes und beinhaltet den Sommerau- sowie den
Schirnitzbach.
Betrachtet man die Höhenverteilung im Einzugsgebiet, so liegt mit 87 Prozent der Großteil
zwischen 1000 und 2000 Meter (Abb. 5). Während das Gebiet vom Ort Reichenfels aus unter
1000 Meter liegt und eine Fläche von 12,37 km² bildet, findet man Flächen über 2000 Meter
21Abb. 5: Darstellung des Einzugsgebiets der Lavant auf Höhe Reichenfels nach der Höhenverteilung.
Quelle: Eigener Entwurf.
nur am östlichen und westlichen Ende. Diese umfassen 3,19 km² und sind damit nur für 2,7
Prozent des Gebietes verantwortlich. Diese Gebiete sind jedoch aufgrund ihrer Höhe
keinesfalls zu vernachlässigen, da sie dadurch, wie auch in den Analysen sichtbar wird, im
Vergleich mit dem Ortsgebiet Reichenfels wesentlich mehr Niederschlag erfahren und somit
auch für das Hochwasserrisiko von hoher Bedeutung sind. Allgemein ist durch die
unterschiedliche Höhenlage eine starke Niederschlagsvariation erkennbar, die auch in Zukunft
aufgrund des bleibenden Geländes erwartet werden darf. In den höheren Lagen fällt der
Niederschlag im Winter zudem als Schnee, wodurch der Abfluss in den kälteren Monaten
etwas blockiert, im Frühjahr dafür etwas verstärkt wird.
3.2 Landnutzung
Der Einfluss der Landnutzung auf die Hochwassersituation wird in Kapitel 4.3.2 genauer
dargelegt. Sinn dieses Abschnittes ist die Feststellung der Landnutzung im Forschungsgebiet.
Um detaillierte Informationen zu diesem Aspekt zu erhalten und diese in Darstellung einer
Veranschaulichungskarte zu präsentieren, wurden die CORINE-Daten von 2018 von Open
Data Österreich herangezogen. Bei CORINE handelt es sich um ein EU-weites Programm,
welches aus den digitalen Fotos von Satelliten eine einheitliche Auswertung erstellt und diese
schlussendlich als Informationsquelle für Landnutzung zur Verfügung stellt. Mithilfe dieses
Programmes werden nicht nur Veränderungen herausgelesen und interpretiert, sondern auch
umweltrelevante Fragestellungen beantwortet (Umweltbundesamt GmbH 2019b).
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