Simulation von Hochwasserereignissen in Folge lokaler Starkregen mit dem Wasserhaushaltsmodell LARSIM - Simulation of floods caused by intense rain events with the water balance model LARSIM

Das in der Hochwasservorhersage und -frühwarnung bislang bereits erfolgreich eingesetzte Wasserhaushaltsmodell LARSIM wurde mit dem Infiltrationsmodul des Modells RoGeR ergänzt, um Infiltrationsüberschuss bei Starkregen und daraus resultierende (lokale) Hochwasser realistischer abbilden zu können. Mit dem dynamischen Ansatz wird die Infiltration über die Bodenmatrix, über Makroporen und über Trockenrisse mithilfe der physikalisch basierten Green-Ampt-Approximation räumlich sehr hoch aufgelöst simuliert. Die großräumige und zugleich flächendifferenzierte Parametrisierung des Infiltrationsmoduls kann auf der Basis mittelmaßstäblicher Bodenkarten und der Landnutzung analog zum Vorgehen in RoGeR erfolgen. Zunächst wurde eine entsprechende Parametrisierungsstrategie für die gesamte Landesfläche von Baden-Württemberg abgleitet und umgesetzt. Diese wurde dann auf Gebiete mit anderen Datengrundlagen übertragen. Das Infiltrationsmodul, die Parametrisierungsstrategie und deren Übertragbarkeit wurden anhand von sieben Starkregenereignissen in fünf mesoskaligen Einzugsgebieten in Baden-Württemberg, Nordrhein-Westfalen und Luxemburg validiert. Im Vergleich zur bisherigen Modellkonfiguration führte die Berücksichtigung des Infiltrationsmoduls für alle sieben Starkregenereignisse zu klaren Verbesserungen bei der Simulation der Abflussreaktion. Bei ausreichender Qualität des Niederschlagsinputs konnten die zumeist durch Horton-Oberflächenabfluss dominierten Ereignisse mit den LARSIM-Modellen hinsichtlich Volumen und Scheitel gut nachgebildet werden. Dies belegt die grundsätzliche Eignung des Infiltrationsmoduls und deutet darauf hin, dass die robuste Parametrisierungsstrategie auf Gebiete mit unterschiedlichen Datengrundlagen übertragen werden kann. Mit den erfolgreichen Weiterentwicklungen wurde somit eine wichtige Grundlage für die Vorhersage lokaler Hochwasser in Folge von kleinräumigem Starkregen geschaffen. Die Analysen verdeutlichen aber auch, dass Unsicherheiten im Radarniederschlag üblicher Weise zu Über- oder Unterschätzungen des resultierenden Abflusses um den Faktor zwei führen können. Zudem ist es wünschenswert, LARSIM so weiterzuentwickeln, dass das gleichzeitige Auftreten von Horton-Oberflächenabfluss und sättigungsbedingten Abflussreaktionen zukünftig besser abgebildet werden kann. Ein Augenmerk zukünftiger Arbeiten sollte daher sowohl auf der Weiterentwicklung von LARSIM wie auch auf der weiteren Verbesserung von Radar-Produkten und Niederschlagsvorhersagen liegen.