Die Studie weist darauf hin, dass die wahrscheinlichen maximalen Hochwasserereignisse in den nächsten 80 Jahren erheblich zunehmen werden

Das Niederschlagsmodell, mit dem Ingenieure kritische Infrastrukturen wie große Dämme und Kernkraftwerke entwerfen, muss aktualisiert werden, um den Klimawandel zu berücksichtigen.

Das ist das Fazit eines in veröffentlichten Artikels Wasserressourcenforschungdie berechnet, dass die „Probable Maximum Precipitation“ (PMP)-Schätzungen für 546 große Staudämme in ganz Australien aufgrund der zunehmenden Luftfeuchtigkeit im Durchschnitt voraussichtlich zwischen 14 und 38 % steigen werden.

Die Forschung deutet darauf hin, dass bestehende Staudämme durch den Klimawandel einem größeren Risiko ausgesetzt sein werden als derzeit angenommen.

Die Forscher sagen, dass bestehende PMP-Modelle seit mindestens 20 Jahren nicht aktualisiert wurden, und neuere meteorologische Ereignisse zeigen bereits, dass sich das Klima erwärmt und Stürme intensiver und häufiger werden.

„Angesichts der Menge an Wasser, die sie zurückhalten, sind Staudämme mit vielen Risiken verbunden. Einige der schlimmsten Überschwemmungen auf der ganzen Welt waren auf extreme Stürme zurückzuführen, die einen Damm überwältigten, wodurch er zusammenbrach und eine Wasserwand flussabwärts freisetzte.“ sagt Johan Visser vom Wasserforschungszentrum der UNSW Sydney, der Hauptautor des Papiers in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Melbourne war.

„Ingenieure entwerfen Dämme, um das größte Überschwemmungsereignis aufzunehmen, das an einem bestimmten Ort vernünftigerweise erwartet werden kann, bekannt als das wahrscheinliche Hochwasser (PMF). Um das herauszufinden, müssen Sie zuerst berechnen, was die größte Niederschlagshöhe ist, die meteorologisch möglich ist über diesem Gebiet in einer bestimmten Zeit, die wir als wahrscheinliche maximale Niederschlagsmenge (PMP) bezeichnen.

„Das Problem ist, dass die PMP-Berechnung ausschließlich auf historischen Daten basiert, ohne Berücksichtigung zukünftiger Klimabedingungen. Dies bedeutet, dass viele große Staudämme, die vor Jahrzehnten gebaut wurden, anhand von Informationen entworfen wurden, die für ein kühleres Klima repräsentativ sind.

„Der Zweck dieser Forschung bestand darin, zu analysieren, ob sich die PMP-Schätzungen in den letzten sechs Jahrzehnten geändert haben und wie sich diese Schätzungen in Zukunft ändern könnten, wenn wir einen möglichen Anstieg der Luftfeuchtigkeit aufgrund des bekannten Klimawandels berücksichtigen“, sagt Herr Visser.

Einbeziehung von Klimamodellen

Die aktuellen PMP-Richtlinien für verschiedene Zeitrahmen und Orte in ganz Australien werden vom Bureau of Meteorology zusammengestellt und veröffentlicht.

Die neue Studie, die von 10 der führenden australischen Wasserversorger und Dammbesitzer aus ganz Australien finanziert wurde, analysierte bestehende meteorologische Aufzeichnungen erneut und fügte aktuellere Daten aus den letzten 20 Jahren hinzu, die zuvor nicht enthalten waren. Die Forscher berechneten dann potenzielle Veränderungen in der Zukunft, indem sie die neueste Klimaszenario-Modellierung aus dem hoch angesehenen Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) einbezog.

Diese Klimamodelle werden verwendet, um zu untersuchen, wie sich eine Reihe globaler sozioökonomischer Entscheidungen im nächsten Jahrhundert auf die Treibhausgasemissionen auswirken werden.

Die Ergebnisse des Papiers zeigen, dass die PMP-Schätzungen in ganz Australien in den letzten 60 Jahren zugenommen haben und aufgrund des vorhergesagten Anstiegs der Luftfeuchtigkeit voraussichtlich weiter steigen werden. Basierend auf dem Verlauf der beobachteten Daten war es offensichtlich, dass es einen systematischen Anstieg des PMP geben würde. Dies wurde anhand von Klimamodellsimulationen bestätigt, die weitere Steigerungen für jedes analysierte Klimaszenario anzeigen.

Für das Worst-Case-Zukunftsszenario, in dem grüne Richtlinien nicht umgesetzt werden und die Kohlenstoffemissionen bis zum Jahr 2100 am höchsten bleiben, könnten die PMP-Schätzungen für große Staudammstandorte in Australien um durchschnittlich 38 % steigen.

Selbst unter Verwendung der konservativsten (niedrigsten) Schätzungen in Bezug auf Emissionen und den nachfolgenden Klimawandel deutet die Modellierung auf einen durchschnittlichen Anstieg des PMP von 13 % in ganz Australien hin.

Die Forscher sagen, dass sie gezeigt haben, dass die derzeitige Methode zur Berechnung des PMP wahrscheinlich veraltet ist und die potenziellen Folgen aktueller Änderungen der atmosphärischen Bedingungen nicht berücksichtigt, geschweige denn die für die Zukunft vorhergesagten.

„Für jeden Temperaturanstieg um 1 Grad Celsius kann die Atmosphäre etwa 7 % mehr Wasser aufnehmen“, sagt Herr Visser.

„Schon jetzt sehen wir in den Beobachtungsaufzeichnungen, dass extreme Regenereignisse und Überschwemmungen häufiger und intensiver werden.

„Die Beobachtungsdaten zeigen, dass die Luftfeuchtigkeit im Laufe der historischen Aufzeichnungen zugenommen hat, und wenn Sie auch zukünftige Klimaprojektionen von Klimamodellen berücksichtigen, sehen Sie, dass sie voraussichtlich noch weiter in die Zukunft steigen wird.

„Das gilt für alle Szenarien, die wir analysiert haben, selbst für die konservativsten Schätzungen, bei denen es eine zunehmende Verlagerung hin zu nachhaltigen Praktiken gibt. Unsere Schätzung lautet also, dass der PMP in jedem zukünftigen Szenario steigen wird.

„Das ist besorgniserregend, denn wenn die PMPs steigen, werden auch unsere PMF-Schätzungen steigen. Dammbesitzer überprüfen regelmäßig die Sicherheitsleistung ihrer Dämme unter einer Vielzahl von Ausfallszenarien, und diese Forschung unterstreicht die Bedeutung, diese Überprüfungen in Zukunft sicherzustellen die Auswirkungen eines sich erwärmenden Klimas auf extreme Überschwemmungen berücksichtigen.

„Eines der Probleme bei der derzeit verwendeten Methodik zur Schätzung wahrscheinlicher maximaler Niederschlagsmengen ist, dass sie in Australien zuletzt Ende der 1990er oder Anfang der 2000er Jahre aktualisiert wurde. Daher sind 20 Jahre Luftfeuchtigkeits- und Niederschlagsdaten bereits nicht enthalten .“

Professor Rory Nathan von der University of Melbourne, einer der leitenden Mitarbeiter an der Forschung, sagte: „Kein Land der Welt hat bisher die operativen Verfahren aktualisiert, die zur Schätzung von PMPs verwendet werden, um den Klimawandel zu berücksichtigen, und diese Forschung liefert die ersten Beweise dass diese Verfahren überprüft werden müssen.

„Es wird einige Zeit dauern, herauszufinden, wie wir diese Erkenntnisse am besten nutzen können, um die Branchenpraxis zu aktualisieren, aber wir stehen vor einer Klimakrise, und diese Forschung trägt zur Dringlichkeit bei, mit der wir unsere CO2-Emissionen eindämmen müssen.“

Globale Bedeutung der PMP-Modellierung

Die Forscher sagen, dass es schwierig ist, basierend auf den Auswirkungen der Ergebnisse ihrer neuen Studie eine allgemeine Empfehlung in Bezug auf mögliche Upgrades der Damminfrastruktur in ganz Australien auszusprechen.

Das liegt daran, dass Standort, Klima und Design jedes Staudamms erheblich variieren und individuelle Risiko- und Kostenbewertungen von Fall zu Fall durchgeführt werden müssten. Es muss auch betont werden, dass sich der Klimawandel ständig weiterentwickelt und die Zunahme extremer Regenfälle im Zusammenhang mit einem sich erwärmenden Klima nur einer der Faktoren ist, die Dammbesitzer berücksichtigen müssen, wenn sie die Sicherheitsleistung ihrer Dämme regelmäßig überprüfen.

Sie heben jedoch die Tatsache hervor, dass frühere Änderungen der PMP-Schätzungen zu groß angelegten Dammverbesserungen geführt haben.

Zum Beispiel wurde die Wand des Warragamba-Staudamms, der Sydney mit Wasser versorgt, um 5,1 Meter erhöht und ein zusätzlicher Überlauf (18.000 m3/s Kapazität) gebaut, nachdem hydrologische Studien in den 1980er Jahren gezeigt hatten, dass der ursprüngliche Überlauf (10.000 m3/s Kapazität) zu klein war und Das Risiko eines Dammbruchs war unannehmbar hoch.

Professor Ashish Sharma, Co-Autor des Papiers von der School of Civil and Environmental Engineering der UNSW, sagte: „Dies ist ein wichtiges Forschungsstück, nicht nur für Australien, sondern auch auf der ganzen Welt. Der Ansatz für PMP wird von der entwickelt und empfohlen World Meteorological Organization und wird mehr oder weniger konsequent von Ländern rund um den Globus verwendet.

„Jeder, der den Bau eines großen Staudamms plant, muss 50 bis 100 Jahre vorausdenken, und diese Forschung macht deutlich, dass zukünftige Planungen jetzt die zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels auf die plausible Obergrenze von Niederschlagsextremen berücksichtigen müssen.“