Hochwasser am Mittelrhein

Das Flussregime des Rheins, die Großwetterlagen und der Klimawandel

Großwetterlagen

Ebenso wie das Wetter allgemein werden katastrophale Hochwasserereignisse durch entsprechende Großwetterlagen bedingt, d.h., nur wenn das Wetter in ganz Europa schlecht ist, wirkt es in variabler Form auf das jeweilige Flusssystem ein.

Die unterschiedlichen Großwetterlagen Europas werden zu Großwettertypen zusammengefasst.

Die häufigsten Großwettertypen und -lagen sind in folgenden Grafiken dargestellt, die auf langjährigen Beobachtungen verschiedener deutscher Wetterdienste beruhen:

zyklonale Westlagen

Die häufigste Großwetterlage in Westdeutschland ist die 'zyklonale Westlage' mit niederschlagsreichem unbeständigem Wetter. Wie der Grafik zu entnehmen, ist sie besonders im Juli und August häufig.
Zyklonale Westlagen sind hierzulande aber sowohl im Sommer als auch im Winter wetterbestimmend und werden eigentlich nur im Frühjahr von anderen - teilweise sonst eher seltenen - Wetterlagen überlagert (dasselbe gilt für den gesamten Großwettertyp der 'West-Lagen').

Hans J. Caspary weist darauf hin [KLIWA 2010], dass im Winter nach langjährigen Beobachtungen dieselbe Westwetterlage "Westlage zyklonal (WZ)" sowohl Hochwasser als auch Winterstürme hervorruft.

Zyklonal soll in diesem Sinne ausdrücken, dass diese wolkenreiche Großwetterlage durch überwiegenden Tiefdruck-Einfluss und durch eine Luftströmung um das Tiefdruckgebiet herum bestimmt wird, die gegen den Uhrzeigersinn, also nach links verläuft.
Da sich das Tief meistens nördlich des Rheinlandes befindet, strömt die Luft hier nach Südosten, weiter im Osten aber wieder in nördliche Richtungen.

Eine antizyklonale Wetterlage wird dagegen durch ein Hoch bestimmt und durch Luftströmungen, die im Uhrzeigersinn um dasselbe verlaufen.

Wie die Grafik zeigt, werden im Sommer und Herbst oft Hochdruck-Wetterlagen bestimmend, die aber mit einem Rückgang der Niederschläge verknüpft sind:

"Hoch Mitteleuropa (HM)" bezeichnet ein ausgedehntes Hochdruckgebiet über Mitteleuropa und "Hochdruckbrücke Mitteleuropa (BM)" eine Brückenverbindung zwischen zwei Hochs nördlich der Azoren und im östlichen Europa.

Zirkulationsverhältnisse

In einem Artikel der Geographischen Rundschau [Jacobeit et al. 2004] wird die Auswertung von Wetter- und von Pegeldaten kombiniert, um den ursächlichen Zusammenhang zwischen Wetterlagen und Hochwässern zu erklären. Ausgewertet wurden anscheinend auch die alten Aufzeichnungen, die vor einer systematischen Messung von Wetter- und Pegeldaten gemacht wurden.

Die meisten Hochwasser ereignen sich im Winter, sie sind mehr als doppelt so häufig wie Frühjahrs- und Sommer-Hochwässer. In Hochwasser-armen Jahren oder Perioden waren Frühjahrs- und Sommer-Hochwasser besonders selten.

Auf Grund der großräumigen Druckverhältnisse unterscheidet man zwei Haupttypen der Zirkulation von Luftströmungen:
Die "zonale Zirkulation" manifestiert sich als West-Ost-Strömung zwischen einem atlantischen Hoch im Süden und einem Tief im Norden, hervorgerufen durch die gegenläufige Zirkulation der beiden Drucksysteme.
Die "meridionale Zirkulation" ist dagegen der Luftaustausch zwischen verschiedenen geographischen Breiten, also zwischen Nord und Süd.

Die atmosphärischen Zirkulationsverhältnisse treten jahreszeitlich nur in wenigen Haupttypen auf. Regelmäßig mit Hochwasser-Ereignissen verbunden sind nach Jacobeit et al. folgende Zirkulationsmuster:

- im Winter:

Hochdruckgebiete in zonaler Westlage mit einem Hoch über dem Atlantik und einem Tief vor Skandinavien bilden sich im Winter häufiger als alle anderen Hauptvarianten zusammen.
Seltener bildet sich ein zentrales Tiefdruckgebiet über der Nordsee.

In jüngerer Zeit sind genau diese beiden zonalen Wetterlagen (- hier als "nordatlantische Oszillation" bezeichnet -) auch Ursache der winterlichen Hochwasser-Ereignisse.

Moselbrücken bei Hochwasser

Ein alternatives Winter-Zirkulationsmuster wird durch die Polarität zwischen einem starken Hoch über Russland und Tiefs im Westen (über dem Atlantik und teilweise auch über dem nördlichen Mittelmeer) bestimmt. - In der frühen Neuzeit (16. und 17. Jh.) sollen diese Wetterlagen die Hauptursache für Überschwemmungen gewesen sein, die allerdings durch frostbedingten starken Eisgang hervorgerufen wurden. Solche Eishochwässer verursachten die höchsten Wasserstände und Hochwassermarken des Rheins überhaupt.

- im Frühjahr:

Hochdruckgebiete in zentraler Südwestlage über dem Atlantik sind mehr als doppelt so häufig wie jedes andere Zirkulationsmuster. Diese Wetterlage kommt recht häufig, aber nicht in signifikanter Häufung in Hochwasser-Perioden auf, wenn aber trotzdem, dann mit hohen Niederschlägen und Druck-Intensitäten.

Dagegen ist das Zirkulationsmuster mit einem zentralen Tief über den Britischen Inseln signifikant mit den Perioden häufiger Hochwasser-Ereignisse korreliert und erreicht außerdem die größten Druck-Intensitäten, Wirbelgrößen und Niederschlagsmengen.

- im Sommer:

Am häufigsten bilden sich Hochdruckgebiete in zentraler Westlage über dem Atlantik, sowie eine Hochdruckbrücke zwischen den Azoren und Skandinavien.
Diese beiden Zirkulationsmuster sind während der Hochwasser-Perioden seltener (besonders das Hoch in Westlage), doch erreichen Niederschlagsmengen und Wirbelgrößen dann besonders hohe Werte - besonders bei dem Hoch in Westlage. Doch auch die Hochdruck-Brückenbildung scheint zu bedeutenden Hochwasser-Ereignissen (wie im August 2002 an der Elbe) führen zu können.

Lediglich der Zirkulationstyp mit einem zentralen Tief über den Britischen Inseln ist signifikant mit Hochwasser-Ereignissen korreliert; er scheint ein Störungssystem zu fördern, das "in Gestalt wandernder Tiefdruckgebiete mit Starkniederschlagszonen" Hochwasser auslöst.