Das Verständnis der Dynamik von Regen-Abfluss in Gebirgsregionen ist entscheidend für die Verbesserung der Vorhersagen sedimentbedingter Gefahren, die unter dem Einfluss des Klimawandels immer kritischer werden. Trotz umfassender Hochwasserüberwachung in verschiedenen Gebirgsregionen weltweit sind umfassende Daten aus Gebieten mit hohem Relief hauptsächlich auf kleinere Wassereinzugsgebiete beschränkt, die typischerweise weniger als 1 km2 groß sind und moderate Flussabflüsse aufweisen. Mesoskalige Wassereinzugsgebiete, die sich über etwa 1–10 km2 erstrecken und für ihre steilen Gefälle und erheblichen Sediment- und Wasserströme bekannt sind, stellen erhebliche Herausforderungen für die Datenerfassung dar.
In einer neuen Studie überwachten Forscher sieben benachbarte Wassereinzugsgebiete im Ikawa Experimental Forest, der von der Universität Tsukuba in der Präfektur Shizuoka in Japan betrieben wird. Dieses Gebiet ist typisch für die großen, hochreliefierten Berglandschaften Japans. Die Einführung berührungsloser Ultraschall-Wasserstandsmesser minimierte das Risiko eines Geräteverlusts und ermöglichte genaue Messungen an Orten, an denen die Topographie der Flusskanäle nur minimal schwankt, was die Datenzuverlässigkeit beeinträchtigt.
Die Arbeit ist veröffentlicht im Journal Hydrologische Prozesse.
Die Analyse der gesammelten Daten konzentrierte sich auf die „Spitzenverzögerungszeit“ – das Intervall zwischen dem Höhepunkt des Niederschlags und dem entsprechenden Höhepunkt des Abflusses. Diese Kennzahl ist entscheidend für das Verständnis der Beziehung zwischen Niederschlag und Abfluss. Die Studie ergab, dass größere Wassereinzugsgebiete längere Spitzenverzögerungszeiten aufwiesen.
Ein Vergleich mit Daten aus Gebieten mit niedrigerem Relief ergab, dass Wassereinzugsgebiete ähnlicher Größe vergleichbare Spitzenverzögerungszeiten aufweisen, was darauf schließen lässt, dass die Größe des Wassereinzugsgebiets ein wichtigerer Faktor bei der Bestimmung des Hochwasserzeitpunkts ist als der Grad des topografischen Reliefs. Dieses Ergebnis bedeutet, dass Hochwasser in steilem Gelände genauso schnell flussabwärts vordringen können wie Hochwasser in flacheren Gebieten.
Die Erkenntnisse aus dieser Forschung beleuchten Aspekte des Regen-Abfluss-Prozesses in hochgelegenen mesoskaligen Gebirgswassereinzugsgebieten, also in Gebieten, in denen es bisher besonders an detaillierten Daten mangelte. Diese Erkenntnisse dürften die Genauigkeit von Vorhersagen sedimentbedingter Katastrophen deutlich verbessern.
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Takafumi Hajika et al., Räumliche Verteilung von Niederschlags-Abfluss-Charakteristiken und Spitzenverzögerungszeit in hochgelegenen mesoskaligen Gebirgseinzugsgebieten, in denen Beobachtungen selten sind, Hydrologische Prozesse (2024). DOI: 10.1002/hyp.15177