Langfristige Forschungsthemen

University of Luxemburg, TU Delft, Deltares

Experimentelle Einzugsgebiete in Luxemburg, übertragen auf JCAR ATRACE-Flusseinzugsgebiete

Inwieweit ist unser hydrologisches Konzept in der Lage, die Auswirkungen von extremen Trocken- und/oder Nasswetterereignissen zu beschreiben?

Während extremer Wetterbedingungen wie Überschwemmungen und Dürren kann die Wasserbewegung durch Prozesse gesteuert werden, die bei normalem Abfluss nur schwer zu erkennen sind. Auf der Grundlage von über 20 Jahren Daten aus einem Netz von Versuchseinzugsgebieten und dem vorhandenen Wissen wird der Forscher hydrologische Modelle testen und die Wasserbewegung bei extremen Ereignissen in verschiedenen geologischen Gegebenheiten untersuchen. Durch die Anwendung von maschinellen Lerntechniken werden die Schwachstellen herkömmlicher Modelle zur Simulation dieser Ereignisse ermittelt. Ziel ist es, die hydrologischen Modelle zu verbessern, um bessere Instrumente für das Verständnis von Extremereignissen bereitzustellen und zu besseren Risikomanagementstrategien beizutragen.

Maschinelles Lernen, Konzeptualisierung, experimentelle Einzugsgebiete

Deltares, University of Liège, GFZ Potsdam

Rur river basin (Limburg – NRW / Maas-Nord & Süd) and Meuse

Wie tragen die Eifeltalsperren zu den Hochwasser- und Trockenheitsbedingungen im internationalen Einzugsgebiet der Maas bei und wie könnte der Betrieb dieser Talsperren die Anfälligkeit des Einzugsgebiets gegenüber klimatischen und demographischen Veränderungen mindern?

In Zusammenarbeit mit dem Wasserverband Eifel-Rur wird der Forscher anpassungsfähigere und widerstandsfähigere Betriebsregeln für die Bewirtschaftung von Talsperren in der Eifel entwickeln, die zukünftige ökologische und sozioökonomische Entwicklungen berücksichtigen. Die Forschung zielt darauf ab, die folgenden Schlüsselfragen zu beantworten:

• Wie tragen die Eifeltalsperren im Vergleich zu anderen Talsperren in Belgien und Frankreich zur Bewältigung von Überschwemmungen und Dürren im Einzugsgebiet der Maas bei?  

• Können die derzeitigen Betriebsregeln für die Stauseen zu einem fortschrittlicheren, bedarfsgerechten System verbessert werden, das die Widerstandsfähigkeit der Stauseen erhöht? Könnte dies dazu beitragen, den Hochwasserschutz und das Dürremanagement jetzt und in Zukunft zu verbessern?  

• Was sind die wichtigsten Voraussetzungen für eine nachhaltige und klimaangepasste Flussregulierung? Welche langfristigen, multidisziplinären Auswirkungen sollten berücksichtigt werden? 

Klimawandel, Stausee-Management, Optimierung

Universität Osnabrück, Deltares

Alle JCAR ATRACE-Einzugsgebiete

Wie kann Zusammenarbeit zur Verbesserung des Hochwasser- und Dürrerisikomanagements in grenzüberschreitenden regionalen Flusseinzugsgebieten beitragen?

Diese Arbeit wird untersuchen, wie verschiedene Mechanismen der Zusammenarbeit das Hochwasser- und Dürrerisikomanagement in grenzüberschreitenden Flusseinzugsgebieten verbessern können. Ziel ist es, wirksame Strategien und Bedingungen für ein besseres grenzüberschreitendes Wassermanagement zu ermitteln und gleichzeitig die strategische Zusammenarbeit zwischen ForscherInnen und Interessengruppen zu fördern. Die Studie wird sich mit den folgenden Schlüsselfragen befassen:

• Inwieweit und unter welchen Bedingungen verbessern verschiedene Kooperationsmechanismen das Hochwasser- und Dürrerisikomanagement in grenzüberschreitenden regionalen Flusseinzugsgebieten?  

• Wie können JCAR ATRACE-Forscher und –Stakeholder verschiedene Kooperationsmechanismen in den ausgewählten JCAR ATRACE-Flusseinzugsgebieten effektiv anwenden? 

Kollaborationsmechanismen, Hochwasser- und Dürrerisikomanagement, ForscherInnen und gesellschaftliche Stakeholder

Deltares

Dommel- und Brabantse-Delta-Becken (N-Brabant/Limburg - Vlaanderen (Maasbekken) und Zeeland - Vlaanderen (Schelde)

Wie können die grenzüberschreitende Zusammenarbeit und der Vergleich regionaler Methoden die Stresstests für Hochwasser- und Dürrerisiken in den grenzüberschreitenden Flusseinzugsgebieten zwischen Flandern und den Niederlanden verbessern?

Diese Forschung zielt darauf ab, die grenzüberschreitende Zusammenarbeit und die Methoden für Stresstests, die Bewertung von Hochwasser- und Dürregefahren und die Klimaanpassungsplanung in den niederländisch-flämischen Flusseinzugsgebieten zu verbessern. Der Schwerpunkt liegt auf dem Vergleich und der Bewertung regionaler Methoden, die in Flandern und den Niederlanden angewandt werden, unter aktiver Beteiligung von Wasserbehörden und Interessengruppen.

Stresstests, grenzüberschreitende Zusammenarbeit, Hochwasser- und Dürrerisiken

Universität von Lüttich, RWTH Aachen, Deltares

Vecht - Achterhoek / Deltarhein-Ost, Limburg - NRW / Maas-Nord & Süd und Limburg / Wallonie

• Welche Feldinstrumente können im Einzugsgebiet eingesetzt werden, um die Messung von hydrologischen/hydraulischen Parametern, einschließlich Niederschlägen, Wasserständen, Oberflächengeschwindigkeiten, Abflüssen und Geschiebeeigenschaften (z. B. Ankunftszeitpunkt, Größe, Volumen) zu erleichtern?  

• Wie wirken sich diese hydraulischen/hydrologischen Parameter und die wichtigsten Merkmale von Treibgut auf die Leistung kritischer Flussübertragungsstrukturen bei extremen Hochwasserereignissen aus?  

• Wie können diese neuen Daten genutzt werden, um hydrologische Vorhersagen und die Modellierung von Hochwasserschäden zu verbessern? Können wir integrierte Hochwasserminderungsmaßnahmen für das gesamte Einzugsgebiet entwickeln? 

Teil 1: Monitoring - Aufbauend auf einer laufenden RAT-Studie werden an ausgewählten Standorten in den Flusseinzugsgebieten in den Benelux-Ländern und Deutschland Feldmessgeräte installiert, um wichtige hydraulische/hydrologische Parameter zu erfassen. Dazu gehören Niederschläge, Verdunstung, Bodenfeuchtigkeit, (Grund-)Wasserstände, Oberflächengeschwindigkeiten und Abflüsse.  

Teil 2: Modellierung - Auf der Grundlage der in Teil 1 („Monitoring“) gesammelten Informationen und der Literatur werden wir ein spezifisches Modell entwickeln, das die Vorhersage der wichtigsten hydraulischen/hydrologischen Parameter im Zusammenhang mit diesen extremen Abflüssen verbessern wird. Parallel dazu werden wir hydraulische Simulationen des Strömungsverhaltens an Wasserbauwerken durchführen, einschließlich der Entstehung, Entwicklung und des möglichen Abbruchs von Geröllansammlungen.  

Teil 3: Umsetzung - Die Ergebnisse aus den Punkten 1 und 2 werden genutzt, um das vorhandene Wissen über die Reaktion der Flusseinzugsgebiete auf Extremereignisse zu verbessern, einschließlich zuverlässigerer Hochwasservorhersagemodelle und verbesserter Frühwarnsysteme. 

Monitoring, hydrologische/hydraulische Parameter, kritische Durchflussmerkmale

GFZ Deutsches GeoForschungsZentrum, Potsdam, VU Amsterdam, Deltares

All JCAR ATRACE basins

Wie kann man sich auf Hochwasserereignisse mit hoher Auswirkung und geringer Wahrscheinlichkeit (HILP) vorbereiten?

Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Entwicklung von Methoden zum Verständnis und zur Vorbereitung auf Hochwasserereignisse mit hoher Auswirkung und geringer Wahrscheinlichkeit (High-Impact and Low-Probability, HILP), die aufgrund des Klimawandels und gesellschaftlicher Komplexität immer häufiger auftreten. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Konstruktion plausibler HILP-Szenarien, der Bewertung ihrer Auswirkungen auf den Hochwasserschutz und kritische Infrastrukturen sowie der Entwicklung von Maßnahmen zur Risikominderung in Zusammenarbeit mit den Beteiligten. Die Forschung wird sich mit zwei Hauptfragen befassen:

• Was sind plausible HILP-Ereignisse (derzeit und auf einem sich verändernden Planeten; z. B. 2°C wärmer)?

• Welche Maßnahmen sind geeignet, um dramatische Folgen zu verringern, wenn sie eintreten?

HILP events, Klimawandel, Szenarienkonstruktion