Maximale Gefahr abschätzen

Weltweit betrachtet sind Hochwasser praktisch an der Tagesordnung. Oft fordern sie Menschenleben in grosser Zahl. Wie die Überschwemmungen auf Sumatra im November 2025 mit über 700 Toten oder der Starkregen, der im Juli 2022 über Gebiete Pakistans niederging und mehrere Hundert Menschen in den Tod riss. Auch die Schweiz kennt die zerstörerische Kraft des Wassers. So forderte im Juni 2024 ein Hochwasser im Alpenraum mindestens acht Tote. Die Jahreszahlen 2013, 2007, 2005 oder 1999 stehen für grosse Hochwasser, von denen die Schweiz zumindest mitbetroffen war, und die Menschenleben sowie grosse Sachschäden forderten (Fig. 1–3). Die Erinnerung an Hochwasser reicht weit zurück: Zum Beispiel in den Juni 1910, als ein Hochwasser in der Schweiz und in Österreich allein im Mittelland 27 Tote forderte, oder zum Starkregen vom September 1868 mit 51 Toten.

Maximale Gefahr abschätzen

Dort, wo die Menschen die nötigen Mittel haben, schützen sie sich gegen Hochwasser. Infrastrukturen wie Brücken und Wasserbauten wie Stauwehre werden so ausgelegt, dass sie auch grossen Wassermassen standhalten. Mit Dämmen und Rückhalteräumen versucht man Flüsse so zu zähmen, damit sie keine Schäden anrichten. Gebiete, wo Gefahren drohen, werden durch Gefahrenkarten und andere raumplanerische Massnahmen geschützt.

«Um diese Vorkehrungen treffen zu können, braucht es eine möglichst genaue Abschätzung, welche Spitzenabflüsse in Schweizer Flüssen bei grossen Hochwasserereignissen zu erwarten sind», sagt Daniel Viviroli, Hydrologe an der Universität Zürich. «Das gilt insbesondere für Ereignisse, die zum Beispiel statistisch gesehen nur einmal alle hundert Jahre (Jahrhunderthochwasser) oder alle tausend Jahre (Jahrtausendhochwasser) zu erwarten sind.» Um die Grösse solcher Ereignisse genauer abschätzen zu können, hat Viviroli im Projekt «Extremhochwasser Schweiz», kurz EXCH, zusammen mit weiteren Forschenden der Universitäten Zürich, Bern, Grenoble und Graz eine neue Methode entwickelt. Die Untersuchung baut auf einem Projekt mit ähnlicher Fragestellung auf, das sich auf die Aare bezogen hatte (Projekt EXAR).

Neue Methode beruht auf Niederschlägen

Bisher werden Hochwasserereignisse im Allgemeinen abgeschätzt, indem entlang von Flüssen die Abflussmessungen ausgewertet werden (Fig. 3). Solche Beobachtungen liegen für manche Stellen seit ca. 60 bis 70 Jahren vor, bisweilen sogar seit gut 100 Jahren. Gemessen werden die Abflussmengen unter anderem an Messstellen des BAFU oder der Kantone (Fig. 4). Aus diesen Messreihen lässt sich durch Extrapolation (mathematischen Berechnungen) abschätzen, wie oft mit seltenen, starken Abflussmengen bzw. Hochwassern zu rechnen ist. Diese Methode stösst aber an ihre Grenzen, wenn es um sehr seltene Hochwasserereignisse geht, und ihre Aussagekraft ist eingeschränkt, wenn Flussläufe verändert werden (wie z. B. bei den beiden Juragewässerkorrektionen in den Jahren 1868–1891 und 1962–1973).

«Um die Abschätzung von extremen Hochwassern weiter zu verbessern, haben wir eine neue Methodik entwickelt, die ergänzend zur bisher benutzten Methode einen zusätzlichen Blick auf mögliche Gefahren erlaubt», sagt Viviroli. Die neue Methode basiert nicht primär auf der Messung von Abflussmengen, sondern auf Daten zu Niederschlag (Regen, Schnee) und Temperatur. Diese Daten werden unter Einbezug eines Wettergenerators künstlich erzeugt, und aus ihnen lassen sich in der Folge Flusspegel und damit die Hochwassergefahr über sehr lange Zeiträume abschätzen.

Den schlimmsten Fall denken

Die Untersuchung wurde von den Bundesämtern für Energie  BFE und Umwelt BAFU begleitet und unterstützt. Für diese Bundesstellen sind möglichst verlässliche Abschätzungen von Hochwasserereignissen unentbehrlich. «In der Schweiz hat die Sicherheit der Stauanlagen eine zentrale Bedeutung. Sie müssen extrem seltenen Hochwasserereignissen standhalten können, bis hin zu den schlimmsten Szenarien, die nach heutigem Stand der Wissenschaft vorstellbar sind», sagt Alexandre Pachoud, Experte für Stauanlagensicherheit beim BFE.

Weil im Bereich der Stauanlagen in den Alpen umfassende historische hydrologische Daten meist fehlten, ist es laut Pachoud von grosser Relevanz, wenn das EXCH-Projekt nun dabei helfe, noch nie beobachtete Extremszenarien abzuschätzen (Fig. 7). Der BFE-Experte verweist auf einen aktuellen technischen Bericht der Internationalen Kommission für grosse Talsperren (Paris). Dort heisst es, das Ziel der in EXCH eingesetzten Methode bestehe darin, «Mutter Natur nachzubilden», um sicherzustellen, dass keine noch so unwahrscheinliche Situation übersehen wird. Konkret bedeutet das: Auf Basis der EXCH-Szenarien wird das Verhalten von Stauanlagen und ihrer hydraulischen Strukturen modelliert, um nachzuweisen, dass sie Hochwasser ohne Beeinträchtigung ihrer Sicherheit ableiten können.

Von praktischem Nutzen ist die neue Studie auch aus Sicht des BAFU. Nur wer die möglichen Hochwasserstände kenne, könne wirksame Schutzanlagen entlang von Flüssen zum Schutz von Menschen, Tieren und Gebäuden bauen, sagt BAFU-Hydrologe Emmanuel Brocard. Die Ergebnisse der neuen Studie würden in die Arbeit von Ingenieurbüros ebenso einfliessen wie in die Tätigkeit der Behörden. Sie würden beispielsweise eine wertvolle Grundlage für die periodische Überarbeitung der Hochwassergefahrenkarten durch die Gemeinden bilden.