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Umwelt & Nachhaltigkeit

Unwetterkatastrophen: Forschung zur Prävention

Die aktuelle Unwetterkatastrophe in Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz, Bayern und Sachsen hat uns die Auswirkungen des Klimawandels wieder einmal deutlich gemacht und uns gleichzeitig gezeigt, wie verwundbar unsere Gesellschaft ist. Und das, obwohl wir in einem fortschrittlichen, hochtechnologischen Land leben. War so etwas nicht abzusehen? Einige Klimaforscher haben hier deutliche Warnungen gegeben. Mir stellt sich hier aber generell die Frage: Was tun wir eigentlich, um auf Katastrophen wie diese besser vorbereitet zu sein? Ein Blick auf wohl eher unbekannten Forschungsmaßnahmen.

Veröffentlicht von Tanja Johannsen am 21. Juli 2021

Es ist klar: Durch den Klimawandel kommt es immer häufiger zu Extremwetter wie Hitze, Starkregen oder Sturm. Diese Extremwetter-Ereignisse treffen uns Menschen und unser Lebensumfeld oft hart und unvermittelt. Erschreckend: Im Schnitt haben sich diese Ereignisse in den vergangenen dreißig Jahren nahezu verdoppelt.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) investiert seit vielen Jahren sowohl in die Klimaforschung als auch in die zivile Sicherheitsforschung. Derzeit fließen pro Jahr rund 65 Millionen Euro in die grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung zu Klimaauswirkungen und -anpassungen sowie rund 60 Millionen Euro pro Jahr in die zivile Sicherheitsforschung. Bundesforschungsministerin Anja Karliczek hat hier eine klare Meinung: „Auch als Lehre aus der aktuellen Unwetterkatastrophe muss die Forschung zu solchen Extremwetter-Ereignissen in den nächsten Jahren weiter ausgebaut werden. Ziel muss eine Verbesserung der Vorhersage und Vorsorge sein.“ Denn: Der Trend zur steigenden Anzahl und Intensität von Extremwetter-Ereignissen hält als Folge des Klimawandels weiter unvermindert an. Die unglaublichen Überschwemmungen an vielen Orten in Deutschland mit ihren katastrophalen Folgen für die davon betroffenen Menschen habe uns das deutlich vor Augen geführt.

Natürlich gehe es jetzt erst einmal darum, den von dieser schrecklichen Katastrophe betroffenen Menschen schnelle Hilfe zu leisten. Hier sei das ganze Land gefordert. „Aus Forschungssicht geht es in der weiteren Perspektive darum, Extremwetter noch genauer in den Regionen vorherzusagen und darauf aufbauend, entsprechende Risikopläne für Hochwasser und Hitze zu erstellen. Ziel muss sein, auch in kleineren Gemeinden verstärkt Vorsorge zu treffen, um im Ernstfall schnell und wirksam handeln zu können“, so Karliczek. Um hierzu belastbare Aussagen zu treffen, benötige man vor allem Daten aus hochaufgelösten Messungen und Modellierungen über das gegenwärtige und zukünftige Klima bis in die einzelne Region. Entsprechende Initiativen seien durch die Förderung des Bundesforschungsministeriums bereits gestartet. Nach der aktuellen Unwetterkatastrophe appelliert Karliczek daran, noch einmal über eine Verstärkung der Initiativen in Bund und Ländern nachzudenken.

Aktuelle Forschungsprojekte zur Prävention

Aber welche Forschungsprojekte zur besseren Vorbereitung auf und Prävention gegen den Klimawandel und Extremwetterlagen gibt es eigentlich? Im Rahmen der aktuellen BMBF-Strategie „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA) sind wir auf das Handlungsfeld „Extremwetterereignisse in Deutschland erforschen“ gestoßen. Hier fördert das BMBF bereits zahlreiche Maßnahmen und Projekte zu den Ursachen sowie zur Vorsorge für Extremwetter.

So zum Beispiel „ClimXtreme“. Hier erheben und analysieren Forscherinnen und Forscher Klimadaten, um besser vorhersagen zu können, wie der Klimawandel in Zukunft Extremereignisse in ihrer Intensität, Häufigkeit und räumlichen Verteilung verändern wird. In 40 Projekten werden Daten zu Hitzewellen, Starkniederschlägen, Hochwasser und Stürmen mit modernsten Statistik- und Analysemethoden untersucht.

In der Fördermaßnahme „RegIKlim – Regionale Informationen zum Klimahandeln“ werden sechs Modellregionen von der Nordsee bis ins Ruhrgebiet gefördert, die gemeinsam mit Akteuren aus Politik, Verwaltung und Wirtschaft neue Prozesse und digitale Werkzeuge für Lösungen vor Ort erarbeitet. Ausgehend von den konkreten Klimaänderungen werden digitale Entscheidungsunterstützungs-Systeme zur regionalen Anpassung an den Klimawandel entwickelt.

Mit dem Schwerpunkt „Klimaresilienz durch Handeln in Stadt und Region“ fördert das BMBF Projekte, die praxisorientiert erforschen, wie Städte und Regionen widerstandsfähig gegenüber Klimafolgen gemacht werden können. Ausgehend von konkreten Bedarfen werden innovative Instrumente und Handlungsoptionen entwickelt und in Reallaboren erprobt.

Im Rahmen des Forschungsprogramms der Bundesregierung „Forschung für die zivile Sicherheit 2018-2023“ befassen sich mehrere Projekte mit dem Thema „Extremwetterereignisse“, hierbei unter anderem auch mit dem Hochwasserschutz. So werden beispielsweise in der auf die Förderung von Kommunen abzielenden Bekanntmachung „SifoLIFE – Demonstration innovativer, vernetzter Sicherheitslösungen“ das Projekt „LifeGRID: Lebensrettung in flut- und energiekritischen Gefährdungssituationen durch Realisierung von Insellösungen im Rahmen der Daseinsvorsorge“ oder das Projekt „Dynamische Lageerstellung und Unterstützung für Rettungskräfte in komplexen Krisensituationen mittels Datenfusion und intelligenten Drohnenschwärmen (RESCUE-MATE)“ gefördert.

Künstliche Intelligenz als Warnsystem und Regentropfenmessung im Mobilfunknetz

Im Rahmen der Förderrichtlinie „Künstliche Intelligenz in der zivilen Sicherheitsforschung“ befassen sich die Projekte „KIWA: Künstliche Intelligenz für die Hochwasserwarnung“ als auch „KIWaSuS: KI-basiertes Warnsystem für Starkregen und urbane Sturzfluten“ mit diesem Thema. So ist es beispielsweise das Ziel von KIWaSuS, im Unwetterfall den ortsgenauen Vorhersagezeitraum lokaler Überflutungen auf bis zu zwei Stunden auszudehnen. Aktuell sind die Projektpartner im Verbundprojekt „AIFER: Künstliche Intelligenz zur Analyse und Fusion von Erdbeobachtungs- und Internetdaten zur Entscheidungsunterstützung im Katastrophenschutz“ aktiv an der Bereitstellung von Lageinformationen für die Hochwasserkatastrophe in Deutschland beteiligt. Dafür werden verschiedenste Satellitendaten und Drohnenbilder aufgenommen und ausgewertet.

In einem weiteren Forschungsprojekt namens „ExTrass“ arbeiten Forscherinnen und Forscher eng mit Stadtverwaltungen, dem Katastrophenschutz sowie der Zivilgesellschaft zusammen. Ein Ziel ist es, deutsche Groß- und Mittelstädte dabei zu unterstützen, sich gezielt auf Extremwetter wie Starkregen vorzubereiten – etwa durch angepasste Notfallpläne, bauliche Vorkehrungen und eine gezieltere Risikokommunikation, die den betroffenen Bürgern auch aktuelle Hinweise zum Verhalten im Fall von Extremwetter gibt. Im Fokus des Forschungsprojektes stehen die drei Fallstudienstädte Potsdam, Remscheid und Würzburg.

Im Projekt „HoWA-innovativ“, das im stark vom Hochwasser gefährdeten Vogtlandkreis angesiedelt ist, wird zudem ein neuartiges Messverfahren eingeführt, das lokale Regenintensitäten über kommerzielle Richtfunkstrecken im Mobilfunknetz feststellt. Das Besondere daran: Hierfür werden die Störungen im Funknetz ermittelt, die von den Regentropfen verursacht werden. Je dichter der Regen, desto mehr Streuung durch die Tropfen. So kann ganz lokal die Intensität des Regens zwischen verschiedenen Funkmasten erkannt werden. Für besonders gefährdete Gebiete werden zusätzlich mit Computerprogrammen und vorher ermittelten Daten von der Geländeoberfläche individuelle Niederschlags-Abflussmodelle erstellt, mit denen sich Überflutungsverläufe realitätsnah errechnen und abbilden lassen. Im Ergebnis soll so ein zuverlässiges lokales Frühwarnsystem entstehen, das Vorhersagen erleichtert, Vorwarnzeiten ausdehnt und Maßnahmen der lokalen Katastrophenabwehr unterstützt.

Innerhalb der Fördermaßnahme „WaX – Wasser-Extremereignisse“ werden im Rahmen von zwölf Verbundprojekten fachübergreifende Lösungen entwickelt, damit sich Städte und Gemeinden besser auf Starkregen, Hochwasser und Dürren vorbereiten können. 25 Millionen Euro fließen beispielsweise in innovative Monitoring-, Vorhersage- und Kommunikationskonzepte, klimaangepasste Wasserinfrastrukturen sowie Betriebs- und Risikomanagementstrategien.

Ein Blick auf diese Projekte macht auf jeden Fall klar: Die Forschung nach Möglichkeiten zur besseren Vorbereitung und Umgang mit Extremwetterlagen ist im vollen Gang. Hoffen wir nur, dass sie auch zeitnah zu anwendbaren Ergebnissen kommt. Denn auch das ist klar: Viel Zeit haben wir nicht.

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