Wetenschap
Onderzoekers voegen virtuele ruimtelijke verplaatsing toe aan extreme overstromingsscenario’s
Overstromingen treffen wereldwijd meer mensen dan enig ander natuurlijk gevaar, en veroorzaken enorme schade die naar verwachting zal toenemen in een opwarmende wereld. Mensen en besluitvormers in kwetsbare regio's zijn echter vaak niet bereid zich voor te bereiden op uitzonderlijk ernstige gebeurtenissen, omdat deze moeilijk voor te stellen zijn en buiten hun ervaring liggen.
In een recente studie stelt een team van onderzoekers onder leiding van Bruno Merz en Sergiy Vorogushyn van het GFZ Duitse Onderzoekscentrum voor Geowetenschappen een nieuwe strategie voor om de samenleving te motiveren om passende risicobeheerstrategieën te bespreken:ze ontwikkelen een reeks hypothetische scenario’s voor extreme overstromingen in Duitsland door eerder waargenomen neerslaggebeurtenissen met enkele tientallen kilometers in de ruimte te verschuiven en vervolgens de effecten ervan te berekenen met behulp van een overstromingsmodel.
Dergelijke scenario's zijn niet onwaarschijnlijk, aangezien de werkelijke neerslag enkele tientallen kilometers verder had kunnen vallen. Dit resulteert in gebeurtenissen die meer dan twee keer zo ernstig zijn als de meest verwoestende overstroming in Duitsland sinds 1950. Het laat ook zien dat regio's die in het verleden gespaard zijn gebleven zich niet veilig kunnen voelen, omdat ze ook zwaar door verwoesting hadden kunnen worden getroffen. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Environmental Research Letters .
Achtergrond:Niet goed voorbereid op buitengewone gebeurtenissen
Overstromingen treffen wereldwijd meer mensen dan enig ander natuurlijk gevaar. Alleen al de overstromingen van juli 2021 in West-Europa veroorzaakten meer dan 220 doden en schade, voor een totaalbedrag van bijna 50 miljard euro. Ondanks de enorme gevolgen van uitzonderlijke overstromingen in de afgelopen decennia en het feit dat deze naar verwachting vaker zullen voorkomen in de toekomst, is de samenleving vaak niet bereid om dergelijke gebeurtenissen te bespreken en zich erop voor te bereiden.
Uit onderzoek blijkt dat mensen zich moeilijk kunnen inleven in gebeurtenissen die ze zelf niet hebben meegemaakt. Ze zijn dan niet goed in het voorspellen van de negatieve gevolgen van ernstige overstromingen. En ze hebben de neiging de waarschijnlijkheid van een gebeurtenis te beoordelen aan de hand van hoe gemakkelijk ze zich die kunnen voorstellen. Bovendien vinden mensen en organisaties het over het algemeen moeilijk om na te denken over bedreigende vooruitzichten en voelen ze zich ongemakkelijk bij het plannen van situaties die henzelf zouden schaden.
Als gevolg hiervan is de samenleving vaak verrast en weinig voorbereid als er zich gebeurtenissen voordoen die ernstiger zijn dan wat ze eerder hebben meegemaakt – met catastrofale gevolgen.
“Het gebrek aan bereidheid om na te denken over en zich voor te bereiden op uitzonderlijke overstromingen is zorgwekkend, aangezien uitzonderlijke gebeurtenissen naar verwachting vaker zullen voorkomen in een warmere wereld. Daarom is het nodig om uitzonderlijke scenario’s te ontwikkelen die ook niet-experts kunnen begrijpen”, zegt Bruno Merz, hoofd van de sectie Hydrologie bij het GFZ Duitse Onderzoekscentrum voor Geowetenschappen in Potsdam en hoogleraar Hydrologie aan de Universiteit van Potsdam.
Nieuwe aanpak:virtuele ruimtelijke verplaatsing van extreme gebeurtenissen uit het verleden
De ernst van een gebeurtenis wordt vaak beschreven in termen van terugkeerperioden, zoals de 100-jarige of 1000-jarige overstroming. Dit drukt uit dat een gebeurtenis van deze ernst gemiddeld slechts eens in de 100 tot 1000 jaar voorkomt. De kans dat dit in een bepaald jaar gebeurt, is daarom 1:100 of 1:1000. Dit concept is echter niet gemakkelijk toegankelijk voor leken.
In plaats daarvan stelt het onderzoeksteam onder leiding van Bruno Merz en Sergiy Vorogushyn, senior wetenschapper bij de afdeling Hydrologie van de GFZ, voor om alternatieve ruimtelijke scenario's te gebruiken. Deze zogenaamde contrafeitelijke scenario's zijn alternatieve mogelijkheden voor gebeurtenissen uit het verleden, d.w.z. scenario's die niet hebben plaatsgevonden maar wel hadden kunnen plaatsvinden.
Om deze te ontwikkelen hebben de onderzoekers de neerslagvelden van eerdere overstromingen verplaatst en de gevolgen gesimuleerd die het gevolg zouden zijn geweest als de paden van de lagedrukgebieden die deze overstromingen veroorzaakten een andere route hadden gevolgd.
“We gaan ervan uit dat het voor zelfs leken gemakkelijk te begrijpen is dat een lagedruksysteem dat in een bepaalde regio zware regenval veroorzaakte, zich iets anders had kunnen ontwikkelen. Als gevolg daarvan had een gebied dat destijds gespaard bleef, getroffen kunnen zijn en een getroffen regio had veel harder getroffen kunnen worden, dus ze hadden destijds gewoon geluk", legt Merz uit.
Voor hun onderzoek selecteerden de onderzoekers de tien meest schadelijke overstromingen in Duitsland sinds 1950 en verplaatsten de regenval op dat moment naar drie afstanden (20, 50 en 100 kilometer) en acht richtingen. Dergelijke verschuivingen zijn goed gerechtvaardigd gezien de betrokken mechanismen:de paden van neerslagvormende lagedruksystemen worden gedomineerd door niet-lineaire interacties op schalen van ~1.000 kilometer of meer.
Daarom kunnen de neerslagvelden van individuele gebeurtenissen zich ook anders ontwikkelen als de algehele meteorologische situatie enigszins anders is. Deze 24 contrafeitelijke neerslaggebeurtenissen voor elk van de tien grootste rampen werden in een overstromingsmodel ingevoerd om de ernst van de overstroming voor de overeenkomstige regio's in Duitsland te kwantificeren.
Resultaten op basis van het voorbeeld van de kerstvloed van 1993
Het bleek dat de verschuiving in de neerslag tot veel ernstiger overstromingen kan leiden dan de feitelijke gebeurtenis. Als voorbeeld dienen de Kerstoverstromingen van 1993:
De wijdverbreide en deels extreme neerslag in december 1993 leidde met Kerstmis 1993 tot overstromingen langs de Midden- en Nederrijn, wat leidde tot verschillende dodelijke slachtoffers en overstromingen in drie deelstaten. Alleen al in Keulen werden ruim 13.500 huishoudens getroffen. Een contrafeitelijke overstroming is hier het gevolg van een verschuiving van het neerslagveld met 50 kilometer naar het noordoosten. Als daar de regen zou zijn gevallen, zouden veel van de door overstromingen getroffen locaties zwaarder zijn getroffen.
Bovendien zouden veel locaties die gespaard zijn gebleven van verwoestingen getroffen zijn door rivierwaterstanden die de waterkeringen te boven gingen.
Gebieden in het stroomgebied van de Weser die in 1993 slechts licht getroffen waren, zouden bijvoorbeeld te maken hebben gehad met overstromingen die groter waren dan de 100-jarige overstroming. Over het geheel genomen genereren de contrafeitelijke scenario's piekafvoeren bij meer dan 70 procent van de 516 riviermeters in Duitsland die in dit onderzoek zijn beschouwd, en die de recordoverstromingen die daar momenteel zijn geregistreerd, overschrijden.
Vooruitzichten:gebruik van contrafeitelijke scenario's voor risicobeheer
"Aangezien risicobeheer de neiging heeft zich te concentreren op de grootste waargenomen overstromingen, is het gemak waarmee onze aanpak veel nieuwe records genereert verontrustend", vat Merz samen.
"Onze nieuwe aanpak is in staat plausibele uitzonderlijke scenario's te genereren die kunnen worden gebruikt om overstromingsrisico's aan leken te communiceren en het beheer van overstromingsrisico's te ondersteunen. Hoewel schade niet volledig kan worden voorkomen wanneer zich uitzonderlijke overstromingen voordoen, kan risicobeheer desastreuze gevolgen beperken", voegt Sergiy Vorogushyn toe. .
Prognoses, vroegtijdige waarschuwing en evacuatieprogramma's kunnen bijvoorbeeld dodelijke slachtoffers voorkomen. Ruimtelijke ordening en infrastructuurbeheer kunnen ervoor zorgen dat gevoelige infrastructuur, zoals verzorgingshuizen voor ouderen, en kritieke infrastructuur, zoals elektriciteitscentrales, zich niet in gevaarlijke zones bevinden of beschermd zijn tegen overstromingen.
Bovendien kan het infrastructuurbeheer back-up- en redundantiemaatregelen ontwerpen voor continu gebruik tijdens overstroming en maatregelen ontwikkelen die een snelle terugkeer naar het minimale serviceniveau mogelijk maken als een storing niet kan worden voorkomen.