Op 14 juli 2021, in de Eifel viel in slechts 22 uur tussen de 60 en 180 mm regen - een hoeveelheid die anders in enkele maanden zou zijn gevallen en die tot catastrofale overstromingen leidde. De gebeurtenissen waren veel destructiever dan bestaande modellen hadden voorspeld. Onderzoekers van het Helmholtz Center Potsdam – GFZ German Research Center for Geosciences wijzen op een aantal effecten die zich tot nu toe in Centraal-Europa slechts zelden hebben voorgedaan en waarmee daarom onvoldoende rekening is gehouden. Waaronder, vooral, de mobilisatie van dood hout en sediment, beide effecten die waarschijnlijk belangrijker zullen worden naarmate de klimaatverandering voortschrijdt. Michael Dietze en Ugur Öztürk rapporteren vandaag in het tijdschrift Wetenschap over de mechanismen die de effecten van de overstroming hebben versterkt. Ze geven ook een vooruitblik op een nieuw onderzoeksproject dat hier start om toekomstige anticipatie-inspanningen realistischer te maken.

Onderzoekers als toevallige getuigen van de watersnoodramp

14 juli is een regenachtige dag. GFZ-onderzoeker Michael Dietze is op de terugweg van een veldbezoek in de zuidelijke Eifel met collega's uit Potsdam en de Universiteit van Bonn. Terug naar het noorden, ze beseffen al snel dat wat er net buiten gebeurt meer is dan een lange zware regenbui:de online dataweergave van de Altenahr-meter stijgt snel elke 15 minuten, sneller dan de werkelijke voorspelling, en sneller dan de onderzoekers hadden gewild, omdat hun eigen metingen worden beïnvloed. Overstroming van de Ahr is niets bijzonders:in het kader van een onderzoeksproject Dietze en collega's hadden een paar weken eerder verschillende seismische stations opgezet op een drie meter hoog terras in de Ahr-vallei - waarvan werd aangenomen dat ze zich op veilige afstand van vijandige overstromingen bevonden. Ze wilden ze gebruiken om de grondbeweging te meten die wordt veroorzaakt door sedimentbeweging en waterturbulentie tijdens "reguliere" overstromingen. Nu staat het niveau al een meter boven het terras, de stations gaan verloren.

Bekende effecten, maar uit andere delen van de wereld

Wat de onderzoekers hier meemaakten, slechts een fractie is van de werkelijke catastrofe die zich in de valleien van de Ahr voltrekt, Erft en Rur rivieren. "De overstroming in de dalen van de Eifel was veel heviger, sneller en onvoorspelbaarder dan we eerder hadden aangenomen voor een dergelijk evenement in het centrum van Europa, " zegt Michael Dietze, Postdoc in de sectie Geomorfologie van GFZ en de afdeling Geografie van de Universiteit van Bonn. De oorzaken zijn talrijk en bekend, hoewel niet uit Midden-Europa, maar eerder uit de woestijnen van de wereld, en uit de tropen.

Snel verzadigde grond

De regen kon niet meer in de grond komen, die al verzadigd is door regenachtige weken ervoor. Het was ook te sterk om als een dunne laag water de hellingen af ​​te rennen. In plaats daarvan, hellingen veranderden letterlijk in brede rivieren en voerden het water niet met een snelheid van enkele centimeters, maar plotseling met een paar meter per seconde, dat wil zeggen tot honderd keer sneller. Hierdoor kon het veel sneller samenkomen in een vloedgolf in de eigenlijke valleien.

Enorme erosieve kracht van het water

In aanvulling, het water ontwikkelde een enorme erosieve kracht:aan de ene kant, het groef kanalen in de hellingen en was in staat om nog sneller te stromen in die zelf gegraven paden. Anderzijds, het mobiliseerde aanzienlijke hoeveelheden sediment en dood hout. Eenmaal in de belangrijkste valleien, de boomstammen en takken dreven richting bruggen. Daar raakten ze verstrikt en leidden tot zogenaamde blokkades. Als resultaat, de afvoer werd belemmerd, het water damde op en overstroomde ook meer distale gebieden.

Onverwachte effecten bij grindgroeven en wegen

In de loop van deze evenementen, Er ontstonden effecten en zogenaamde gekoppelde gevaren die voorheen in de regio niet voor mogelijk werden gehouden. de Erft, normaal vijf meter breed, steeg buiten haar oevers in de buurt van de stad Blessem en stroomde over een veld rechtstreeks in een grindgroeve. De rand van die kuil baande zich een weg stroomopwaarts richting Blessem over een lengte van 300 meter, als een dwalende waterval. Het ondermijnde de eerste huizen en leidde tot hun instorting.

De weg door Blessem werd ook een rivier, die - beginnend bij de onverharde randen - het fundament van de weg ondermijnden, alleen de rioleringsbuizen achterlatend. Deze erosie stopte slechts bij toeval toen er steeds minder water langs de Erft stroomde.

Gekoppelde gevaren:de dam van het Steinbach-stuwmeer

De Steinbachdam, slechts 35 kilometer stroomopwaarts gelegen, een bijzonder gevaar vormde. Deze aarden dam houdt 1,2 miljoen kubieke meter water tegen. In de avond van 14 juli, het stond kniediep over een breedte van 150 meter omdat de noodoverlaat de binnenkomende watermassa's niet kon afvoeren. De ondergelopen dam is enorm geërodeerd, zodat een inbreuk op de loer lag. Als dit was gebeurd, de vloedgolf zou de processen in Blessem hebben aangewakkerd, en veroorzaakte bovendien massale vernietiging in de dorpen direct stroomafwaarts van de dam. "Dit voorbeeld laat zien hoe nauw met elkaar verbonden zelfs schijnbaar verre plaatsen zijn, ’ benadrukt Dietze.

Outlook:identificatie van nieuwe onderzoeksbenaderingen

"Naarmate de klimaatverandering voortduurt, neerslaggebeurtenissen zoals die van 14 juli 2021 kunnen we vrij vaak tegenkomen. Daarom, onderzoek moet nu beginnen om door neerslag veroorzaakte overstromingen niet alleen te begrijpen als een fenomeen van te veel snelstromend water. We moeten ook de bijbehorende zelfversterkende effecten meenemen, waarvan sommige ook worden begunstigd door klimaatverandering, ", zegt Dietze. Deze omvatten hellingsdissectie, vooral in de bovenste stroomgebieden, de mobilisatie van dood hout en geërodeerde vitale bomen, evenals hun rol bij het verstoppen van de menselijke infrastructuur. In aanvulling, nieuwe gekoppelde gevaren moeten worden geïdentificeerd en overwogen.

Nieuw onderzoeksproject levert belangrijke gegevens op voor toekomstige modellen

Een belangrijke stap in die richting is het in kaart brengen van de sporen van de ramp van juli 2021, snel en met hoge resolutie. Dit geldt met name voor de gebieden waar de overstroming in een stroomversnelling is gekomen en die tot nu toe nauwelijks in de publieke belangstelling stonden:de bovenstroomgebieden van de rivieren tot aan de bovenloopgebieden. Met een recent goedgekeurd project, gezamenlijk gefinancierd door de GFZ en de NatRiskChange Research Training Group aan de Universiteit van Potsdam, deze gebieden worden nu specifiek onderzocht door laserscanning in de lucht. Dit levert 3D-modellen met hoge resolutie op van het veranderde landschap. In vergelijking met 3D-modellen van vóór de zondvloed, belangrijke informatie kan worden verzameld over geërodeerde hellingen, gemobiliseerd hout en overstroomde gebieden, alle unieke gegevens die, eenmaal geëvalueerd, toekomstige modellen zullen verbeteren. En dan hebben Dietze en zijn collega's misschien een steviger fundament om hun seismische stations opnieuw te installeren om de overstromingsgerelateerde sedimentbelasting op echt veilige locaties te analyseren.