Starkregenereignis im August 2023

Liederbach am Taunus

Hintergrund

Liederbach am Taunus, eine Gemeinde mit 9000 Einwohnern, hatte in den letzten Jahren immer wieder mit extremen Starkregenereignissen zu kämpfen, die zu Flutungen im örtlichen Liederbach führten. Dieser ansonsten ruhige und trockene Bach, ein Zufluss des Mains, verwandelt sich während starken Regenfalls in einen strömenden Fluss. Am 16.08.2023 verursachte ein solches Ereignis erhebliche Zerstörungen und stellte die Belastbarkeit der Gemeinde auf die Probe.

Wie die Deutsche Welle (bzw. daswetter.com) berichtet, wurden in einer Stunde mehr als 25.000 Blitzeinschläge beobachtet. Das ist doppelt so viel wie im gesamten Jahr 2022 in Hessen. Es fielen in nur 2 Stunden rund 65 l/m² Niederschlag. Das war die gesamte durchschnittliche Monatsregenmenge für August in dieser Region. Die Fallstudie zum Starkregenereignis am 16.08.2023 in Liederbach am Taunus zeigt die Korrelation zwischen den Niederschlagsdaten des Regensensornetzes und den Wasserstandssdaten der Flüsse auf.



Untersuchungsgebiet und Daten

Für die Testphase des Pilotprojekts wurden acht optische NIVUS RMI Niederschlagssensoren und vier Wasserstandssensoren installiert. Das Regensensornetz ist so verteilt, dass der maximale Abstand zwischen den Sensoren 1,3 km beträgt.

Die Niederschlagssensoren liefern qualitative Daten über die Regenintensität in Stufen, von keinem Regen bis hin zu extremen Starkregen. Der Wasserstandssensor am flussaufwärts gelegenen Teil befindet sich etwa 6 km von der flussabwärts gelegenen Station am Liederbacher Rathaus entfernt.

Datenanalyse und Einblicke

Analyse der Niederschlagsdaten

Trotz einer relativ geringen Verteilung der Regensensoren in der Region zeigte die kombinierte Analyse aller Regensensoren vielversprechende Ergebnisse. Als der Regen gegen 20:37 Uhr einsetzte, nahm die Niederschlagsintensität allmählich zu und führte schließlich zu einem Starkregenereignis. Dieses dauerte etwa 30 Minuten von 20:48 bis 21:16 Uhr. Die höchste messbare Regenintensität dauerte etwa 17 Minuten. Berichten zufolge breitete sich der Sturm in der gesamten Region aus und führte zu Überschwemmungen und massiven Beeinträchtigungen in der Stadt und im Verkehr.

Beobachtung von Niederschlag und Abfluss

Die Ganglinie der vier Wasserstandssensoren zeigt den plötzlichen Anstieg des Flusses unmittelbar nach dem Starkregenereignis (Abb. 2). Innerhalb von 30 Minuten nach Beginn des Starkregens stieg der Pegel an der Station Liederbach Rathaus von 0,089 m auf 1,557 m (fast 1600% Anstieg). Die flussaufwärts gelegene Brücke Alt Niederhofheim wurde überflutet. Die Pegelspitzen an dieser Messstelle sowie weiter flussaufwärts in der Nachbargemeinde Kelkheim wurden bereits um 21:10 Uhr erreicht, als der heftige Starkregen etwa 15 Minuten anhielt. Weitere Niederschlagsereignisse in der flussaufwärts gelegenen Region könnten diesen Wasserstandsanstieg und diesen Spitzenwert mit beeinflusst haben.


»Am Tag des starken Regens spielten die Regen- und Pegelsensoren eine entscheidende Rolle, indem sie wesentliche Daten erfassten, die zwar nicht sofort für Vorhersagen genutzt wurden, aber den Grundstein für zukünftige Vorbereitungen legten. Während wir die Erweiterung unseres Sensor-Netzwerks in Betracht ziehen, bestätigen die Messwerte dieser Sensoren während des Ereignisses unsere Ambition, KI für präzisere und proaktive Vorhersagen zu integrieren. Die Reise beginnt mit zuverlässigen Sensoren, und die geplante Route verspricht eine Zukunft, in der Technologie Wetterlagen vor ihrem Eintreffen antizipiert.«

Alexander Rempt
Gemeinde Liederbach am Taunus (Digitalisierung / IT)


Auswirkungen und Bedeutung für NIVUS RAIN

1. Frühwarnsystem

Wenn in größerem Umfang über mehrere Einzugsgebiete verteilt, kann das Regensensornetz Echtzeit-Starkregendaten erzeugen. Diese werden KI-gestützt zur hochpräzisen Vorhersage von Starkregenzellen verwendet. Die sensiblen und gefährdeten Gebiete oder Flächen können als Schwerpunkt des Frühwarnsystems festgelegt werden, so dass die zuständigen Behörden und die Rettungsdienste genügend Zeit gewinnen, um sich bis zu 60 Minuten vor dem eigentlichen Regenereignis auf solche extremen Regenfälle vorzubereiten. Das System erlaubt eine frühzeitige Bestimmung des ortsbezogenen Starkregenereignisses bis zu 60 Minuten vor dem Ereignis. Bei diesem Ereignis in Liederbach wurde eine Überflutung etwa 30 Minuten nach Beginn des Regenereignisses vor Ort im betroffenen Einzugsgebiet beobachtet.

2. Vorteil des angebotenen Dienstes

NIVUS RAIN wird den Nutzern als digitaler Dienst zur Verfügung gestellt, der auf einem von NIVUS und seinen Betreibern unterhaltenen Sensor- und Cloud-Netzwerk aufbaut. Trotz des Fortschritts in der berührungslosen Wasserstands Überwachung besteht immer die Möglichkeit, dass die am Boden installierten Sensoren überflutet oder durch Schutt behindert werden, wie in Alt Niederhofheim und Liederbach Rathaus beobachtet. Bis die Stationen wieder in Betrieb sind, hätte ein Hochwasser massive Zerstörungen angerichtet. Da die Niederschlags-RMI-Sensoren wartungsfrei, dicht in Schwärmen verteilt und über dem Boden angebracht sind, entgehen dem System solche katastrophalen Ereignisse nicht.


Zusammenfassung

Obwohl das Niederschlagssensornetz in der Pilotphase relativ klein ist, wird der Zusammenhang zwischen Niederschlag und Wasserstandsanstieg deutlich. Wie aus der Studie stark hervorgeht, können solche Starkregenereignisse zu starken Überflutungen und Schäden in städtischen Gebieten und an normalerweise trockenen Flüssen führen. Mit einem gut geplanten und ausgebreiteten Netzwerk von Regensensoren mit größerer Abdeckung könnte das NIVUS RAIN-System sein hohes Potenzial als effektives Frühwarnsystem für folgende Zwecke erfüllen:

  1. Vorhersage von Starkregenereignissen bis zu 60 Minuten vor deren Eintreten.
  2. Bereitstellung einer kostengünstigen und für den Endkunden leicht zu implementierenden Lösung.
  3. Anwendung fortschrittlicher, innovativer Technologien der künstlichen Intelligenz (KI) für eine bessere Katastrophenvorsorge für Rettungskräfte, städtische Behörden und die Bürger.
  4. Rechtzeitige Bereitstellung von ergänzenden hochwertigen Informationen, mit denen der Schutz von Wertgegenständen und vor dem Schutz von Menschenleben verbessert werden kann.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:

Alexander Buddrick
Business Development
alexander.buddrick@nivus.com

NIVUS GmbH
Tel: +49 (7262) 9191 802
Mobil: +49 (160) 47 88 136

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