Von kleinen zu extremen Hochwassern

• Antragsteller: Dr. Sergiy Vorogushyn
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278017089

Teilprojekt 3 hat zum Ziel die Unterschiede zwischen kleinen und großen Hochwasser besser zu verstehen und wie man die extremen Hochwasser aus der Stichprobe der kleineren Hochwasser extrapolieren kann. Wir werden die Mechanismen und Prozessinteraktionen analysieren, die zu s.g. „heavy tails“ in Hochwasserverteilungen führen. In der zweiten Projektphase werden wir die Schwellenwertprozesse und andere Mechanismen entlang der gesamten Prozesskaskade analysieren, die zu Nichtlinearitäten und heavy tails führen. Die heavy tail Muster, die in der ersten Projektphase mit einem datenbasierten Ansatz detektiert wurden, werden mit einem simulations-basierten Ansatz mit dem Fokus auf den bestimmenden Prozesse untersucht. Folgende wissenschaftliche Fragen werden in der zweiten Projektphase adressiert:• Welche Mechanismen und Prozessinteraktionen neigen dazu, die heavy tails zu erzeugen? Was ist die spezifische Rolle von Schwellenwertprozessen bei der Entstehung von extremen Hochwassern?• Werden extreme Hochwasser durch andere Mechanismen ausgelöst als die kleinen Hochwasser? Wie ändern sich der Grad und die Quelle der Nichtlinearität von Prozessen (Starkniederschlag, Reaktion des Einzugsgebiets, Wellentransformation) mit der Hochwassermagnitude?Dieses Teilprojekt wird zum ersten Mal die heavy tails von Hochwasserverteilungen und das gesamte Spektrum von Prozessen und Steuerungsmechanismen, die zu einem heavy tail Verhalten führen, systematisch analysiert. Der neuartige Ansatz zur Identifizierung von relevanten Prozessen basierend auf der umfassenden Modellkette für Prozesssimulationen wird in einem strengen Rahmen für Hypothesenprüfung angewandt. Es wird erwartet, dass im Ergebnis die relevanten Einzugsgebietscharakteristika, atmosphärischem hydrologischen und hydrodynamische Prozesse identifiziert werden, die extreme Ereignisse bzw. heavy tails begünstigen oder hindern können, und dadurch ein Beitrag zu einer verbesserten Vorhersagbarkeit der Hochwasser geleistet wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2416: Space-Time Dynamics of Extreme Floods (SPATE)
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Bruno Merz