Hochwasser verstehen und vorhersagen
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Hochwasser richten in der Schweiz jedes Jahr im Durchschnitt Schäden von über 300 Millionen Franken an. Um diese möglichst zu vermeiden, braucht es Gefahrenkarten, Prognosen, Schutzbauten und optimal koordinierte Notfalleinsätze. Wir erarbeiten seit über hundert Jahren wissenschaftliche Grundlagen hierfür.
In der Schweiz sind Hochwasser die Naturgefahren mit den höchsten Sachschäden: Beim Hochwasser vom August 2005 beliefen sie sich auf rund 3 Milliarden Franken – deutlich mehr als bei allen bisherigen Naturereignissen, die seit 1972 systematisch erfasst werden.
Das Risikomanagement zielt darauf ab, Schäden zu vermindern, indem gefährdete Gebiete nicht überbaut werden und Gewässer wieder mehr Freiräume erhalten. Genügt dies nicht, werden neue Schutzbauten geschaffen. Dazu sind Gefahrenkarten notwendig, für die unsere Forschung die Datenbasis schafft und die grundlegenden Methoden liefert.
So untersuchen wir zum Beispiel seit mehr als vierzig Jahren steile Gebirgsbäche. Mit eigens entwickelten Messsystemen erkunden wir im Alptal (SZ) Wasserflüsse, Geschiebemassen und die Schneedecke. Weltweit ist kaum ein anderer Wildbach so gut untersucht..
Hochwasser-Vorhersage
In der Gruppe Hydrologische Vorhersagen entwickeln wir Computermodelle und einsatzfähige Alarmsysteme für die Hochwasserwarnung. Dazu analysieren wir einerseits aktuelle Ereignisse. Andererseits nutzen wir unsere langjährigen Messreihen, zum Beispiel aus unserer Unwetterschaden-Datenbank, um mittels Simulationen und Statistik die hydrologischen Vorhersagen zu verbessern.
Bei der Entstehung von Hochwasser kann die Schneeschmelze eine wichtige Rolle spielen. Am SLF betreiben wir einen operationellen schneehydrologischen Dienst. Dieser analysiert, wo in der Schweiz wieviel Schnee liegt und wieviel davon schmelzen wird. Damit können Verantwortliche beispielsweise Stauseen frühzeitig absenken, um Hochwasser zu vermeiden.
Sihl-Hochwasser: Frühwarnsystem für Zürich
Wenn wir Daten wie aktuelle Abflussmengen oder Satelliten-Schneekarten in unsere Modelle einspeisen, können wir Hochwasser frühzeitig erkennen. Ein solches Hochwasser-Frühwarnsystem betreiben wir seit September 2008 für die Stadt Zürich und das Sihltal (IFKIS Sihl). Es verbessert die Sicherheit für die Stadt und den Hauptbahnhof Zürich. Dies war vor allem während der Bauarbeiten am Bahnhof Löwenstrasse von 2008 bis 2011 kritisch.
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29.11.2018
13.08.2018
29.06.2018
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Dr. Tobias Jonas
Gruppenleiter
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Verantwortliche Person:
Thomas Stucki
Unwetterschadens-Datenbank
Verantwortliche Person:
Norina Andres
WSL-Datenbank: Todesfälle durch Naturgefahrenprozesse
Verantwortliche Person:
Norina Andres
Versuchsanlagen
Publikationen
Der vorliegende Bericht präsentiert Ergebnisse einer landesweiten Haushaltsbefragung, die zum Ziel hat, die Ausprägung und Einflussfaktoren des Risikobewusstseins und Vorsorgeverhaltens in Bezug auf Naturgefahren empirisch zu erfassen. Die Ergebnisse richten sich an Praktiker und Experten, die mit Aufgaben der Risikokommunikation betraut sind.
WSL Berichte 40
2016
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Speich, M.J.R.; Zappa, M.; Lischke, H., 2018: Sensitivity of forest water balance and physiological drought predictions to soil and vegetation parameters – A model-based study. Environmental Modelling and Software, 102: 213-232. doi: 10.1016/j.envsoft.2018.01.016
Steeb, N.; Rickenmann, D.; Badoux, A.; Rickli, C.; Waldner, P., 2017: Large wood recruitment processes and transported volumes in Swiss mountain streams during the extreme flood of August 2005. Geomorphology, 279: 112-127. doi: 10.1016/j.geomorph.2016.10.011
Gostner, W.; Paternolli, M.; Schleiss, A.J.; Scheidegger, C.; Werth, S., 2017: Gravel bar inundation frequency: an important parameter for understanding riparian corridor dynamics. Aquatic Sciences, 79: 825-839. doi: 10.1007/s00027-017-0535-2
Liu, J.; Arend, M.; Yang, W.; Schaub, M.; Ni, Y.; Gessler, A.; Jiang, Z.; Rigling, A.; Li, M., 2017: Effects of drought on leaf carbon source and growth of European beech are modulated by soil type. Scientific Reports, 7: 42462 (9 pp.). doi: 10.1038/srep42462
Fan, L.; Lehmann, P.; McArdell, B.; Or, D., 2017: Linking rainfall-induced landslides with debris flows runout patterns towards catchment scale hazard assessment. Geomorphology, 280: 1-15. doi: 10.1016/j.geomorph.2016.10.007
Golly, A.; Turowski, J.M.; Badoux, A.; Hovius, N., 2017: Controls and feedbacks in the coupling of mountain channels and hillslopes. Geology, 45, 4: 307-310. doi: 10.1130/G38831.1
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Peña, J.C.; Schulte, L.; Badoux, A.; Barriendos, M.; Barrera-Escoda, A., 2015: Influence of solar forcing, climate variability and modes of low-frequency atmospheric variability on summer floods in Switzerland. Hydrology and Earth System Sciences, 19, 9: 3807-3827. doi: 10.5194/hess-19-3807-2015
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Jochner, M.; Turowski, J.M.; Badoux, A.; Stoffel, M.; Rickli, C., 2015: The role of log jams and exceptional flood events in mobilizing coarse particulate organic matter in a steep headwater stream. Earth Surface Dynamics, 3, 3: 311-320. doi: 10.5194/esurf-3-311-2015
Heimann, F.U.M.; Rickenmann, D.; Böckli, M.; Badoux, A.; Turowski, J.M.; Kirchner, J.W., 2015: Calculation of bedload transport in Swiss mountain rivers using the model sedFlow: proof of concept. Earth Surface Dynamics, 3, 1: 35-54. doi: 10.5194/esurf-3-35-2015
Schirmer, M.; Luster, J.; Linde, N.; Perona, P.; Mitchell, E.A.D.; Barry, D.A.; Hollender, J.; Cirpka, O.A.; Schneider, P.; Vogt, T.; Radny, D.; Durisch-Kaiser, E., 2014: Morphological, hydrological, biogeochemical and ecological changes and challenges in river restoration – the Thur River case study. Hydrology and Earth System Sciences, 18, 6: 2449-2462. doi: 10.5194/hess-18-2449-2014
Shrestha, J.; Niklaus, P.A.; Pasquale, N.; Huber, B.; Barnard, R.L.; Frossard, E.; Schleppi, P.; Tockner, K.; Luster, J., 2014: Flood pulses control soil nitrogen cycling in a dynamic river floodplain. Geoderma, 228-229: 14-24. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.09.018
Rickli, C.; Graf, F., 2014: Wildbachsperren aus Fichte und Tanne: Festigkeit und Pilzbefall in den ersten Jahren. Schweizerische Zeitschrift für Forstwesen, 165, 4: 79-86. doi: 10.3188/szf.2014.0079
Turowski, J.M.; Badoux, A.; Bunte, K.; Rickli, C.; Federspiel, N.; Jochner, M., 2013: The mass distribution of coarse particulate organic matter exported from an Alpine headwater stream. Earth Surface Dynamics, 1, 1: 1-11. doi: 10.5194/esurf-1-1-2013
Turowski, J.M.; Badoux, A.; Leuzinger, J.; Hegglin, R., 2013: Large floods, alluvial overprint, and bedrock erosion. Earth Surface Processes and Landforms, 38, 9: 947-958. doi: 10.1002/esp.3341
Shrestha, J.; Niklaus, P.A.; Frossard, E.; Samaritani, E.; Huber, B.; Barnard, R.L.; Schleppi, P.; Tockner, K.; Luster, J., 2012: Soil nitrogen dynamics in a river floodplain mosaic. Journal of Environmental Quality, 41, 6: 2033-2045. doi: 10.2134/jeq2012.0059
Huber, B.; Luster, J.; Bernasconi, S.M.; Shrestha, J.; Graf Pannatier, E., 2012: Nitrate leaching from short-hydroperiod floodplain soils. Biogeosciences, 9, 11: 4385-4397. doi: 10.5194/bg-9-4385-2012
Batlle-Aguilar, J.; Brovelli, A.; Luster, J.; Shrestha, J.; Niklaus, P.A.; Barry, D.A., 2012: Analysis of carbon and nitrogen dynamics in riparian soils: model validation and sensitivity to environmental controls. Science of the Total Environment, 429: 246-256. doi: 10.1016/j.scitotenv.2012.04.026
Rotach, M.W.; Arpagaus, M.; Dorninger, M.; Hegg, C.; Montani, A.; Ranzi, R., 2012: Uncertainty propagation for flood forecasting in the Alps: different views and impacts from MAP D-PHASE. Natural Hazards and Earth System Science, 12, 8: 2439-2448. doi: 10.5194/nhess-12-2439-2012
Linde, N.; Doetsch, J.; Jougnot, D.; Genoni, O.; Dürst, Y.; Minsley, B.J.; Vogt, T.; Pasquale, N.; Luster, J., 2011: Self-potential investigations of a gravel bar in a restored river corridor. Hydrology and Earth System Sciences, 15, 3: 729-742. doi: 10.5194/hess-15-729-2011
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Samaritani, E.; Shrestha, J.; Fournier, B.; Frossard, E.; Gillet, F.; Guenat, C.; Niklaus, P.A.; Pasquale, N.; Tockner, K.; Mitchell, E.A.D.; Luster, J., 2011: Heterogeneity of soil carbon pools and fluxes in a channelized and a restored floodplain section (Thur River, Switzerland). Hydrology and Earth System Sciences, 15, 6: 1757-1769. doi: 10.5194/hess-15-1757-2011
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Badoux, A.; Jeisy, M.; Kienholz, H.; Lüscher, P.; Weingartner, R.; Witzig, J.; Hegg, C., 2006: Influence of storm damage on the runoff generation in two sub-catchments of the Sperbelgraben, Swiss Emmental. European Journal of Forest Research, 125, 1: 27-41. doi: 10.1007/s10342-005-0102-6
Gurtz, J.; Zappa, M.; Jasper, K.; Lang, H.; Verbunt, M.; Badoux, A.; Vitvar, T., 2003: A comparative study in modelling runoff and its components in two mountainous catchments. Hydrological Processes, 17: 297-311. doi: 10.1002/hyp.1125
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Schwerpunkt aus dem WSL-Magazin Diagonal, 1/14: Wirkungsvolle Prävention setzt Wissen voraus. Wie geht die Forschung mit den komplexen Herausforderungen im Risikomanagement um?