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Extreme Hochwasser in Zentraleuropa seit AD 1000

Extreme Hochwasser in Zentraleuropa seit AD 1000. Mudelsee, M., Börngen, M., Tetzlaff, G. LIM — Institut für Meteorologie der Universität Leipzig, Deutschland unterstützt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. nach IPCC (2001): CO 2 , etc. Temperatur

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Extreme Hochwasser in Zentraleuropa seit AD 1000

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Presentation Transcript

  1. Extreme Hochwasser in Zentraleuropa seit AD 1000 Mudelsee, M., Börngen, M., Tetzlaff, G. LIM — Institut für Meteorologie der Universität Leipzig, Deutschland unterstützt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  2. nach IPCC (2001): CO2, etc. Temperatur hydrologischer Zyklus, Niederschlag Hochwasserauftrittsrate * 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  3. Oder Elbe Eisenhüttenstadt Dresden Sudeten Mountains Erzgebirge Mittlere Elbe, mittlere Oder: Einzugsgebiet  150,000 km2 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  4. Hochwasser in Herangehensweise Zentraleuropa Daten <= 1850: Weikinns Quellentexte > 1850: Abflussmessungen Methoden • Klassenbildung • statistische Schätzung Resultate • Hochwasserauftrittsrate mit Konfidenzbändern 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  5. Curt Weikinn (1888 – 1966) Weikinn, C. Quellentexte zur Witterungsgeschichte Europas von der Zeitwende bis zum Jahre 1850: Hydrographie, Teile 1–4 (Akademie-Verlag, Berlin, 1958–1963), Teile 5–6 (hrsg. von Börngen, M. u. Tetzlaff, G.) (Gebrüder Borntraeger, Berlin, 2000–2002). 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  6. 1784 & 28. - 29. Febr. & Meißen & Elbe: Eisgang u. Überschwemmung & & 1 & I, 5: 370 (2934) • Elbe. 28. Febr. 11 Uhr abends brach das Eis und trieb anfänglich bey zwar ziemlich heranwachsendem Wasser, welches am folgenden Tag [= 29. Febr.] früh schon hier und da in die Stadt trat, ganz ruhig, obgleich sehr gedrange fort, ..., bis um 9 Uhr, um welche Zeit auf einmal die reissende Fluth mit dem Eise, und was sie sonst bei sich führte, durch die Vorstadt zum Fleischer- und Jüdenthore in die Stadt hinein brach, und so über den kleinen Markt durch die Gassen, ..., rauschte. Diese traurige Periode hielt zunehmend bis um 11 Uhr des Vormittags an, in welcher Zeit die großen Eisschollen auch schon der Brücke, ..., dermaßen zusezten. Der Wasserwuchs dieser wüthenden Fluth dauerte, wie gesagt, bis 11 Uhr, alsdann fiel solcher wieder, bis des Nachmittags um 4 Uhr 1 Elle 12 Zoll, aber in einer Stunde darauf stellte sie sich von neuem, und fast noch schneller ein, ... Das Wasser stund aller Orten 3, 4, 5-6 Ellen hoch. Beyde Vorstädte, sowohl vor dem Fleischer- und Jüden- als vor dem Wasserthore, die Wasserburg und die Fischergasse, ..., stunden völlig, ..., zu 4-6 Ellen hoch unter Wasser ..., der Fleischersteg genannt, über die Triebisch, ward bald von der wilden Fluth eingestürzt. Die Stadt selbst stund außer dem großen Markte, der Burggasse und der Rosengasse bey der Stadtkirche, völlig eben so hoch unter Wasser. Das Jüdenthor bedeckte es völlig, und wenigstens noch eine Elle darüber. [9 Personen ertrunken]. Größte Höhe der Fluth: 12 Ellen 10 Zoll. Das Wasser stand in der Kirche 1 reichliche Elle höher als drittehalbe Ellen. • (C. G. Poetzsch 1784 “Chronolog. Geschichte d. großen Wasserfluthen d. Elbstroms etc.” S. 150/53 u. 159.) • 1784 & 28. - 29. Febr. & Dresden & Elbe: Eisgang u. Hochwasser & & 1 & I, 5: 370 (2935) • Elbe. Vormittags rührte sich auch das Eis hinter der Brücke und schob sich sehr ruhig, bis unter die Stadt hinunter; allein oberhalb derselben blieb es noch unbeweglich stehen. Des Nachmittags fiel sogar das Wasser wieder 9 Zoll, folglich bis an 1 Elle 15 Zoll herunter. 9 Uhr abends erfolgte der Aufbruch. Dieser gewaltige Aufbruch mit einem fast unglaublich schnellen Anwuchse des Wassers war erschrecklich. • (C. G. Poetzsch 1784 “Chronolog. Geschichte d. großen Wasserfluthen d. Elbstroms etc.” S. 117 u. 136.) • 1784 & 28. - 29. Febr. & Dresden & Elbe: Eisgang u. Hochwasser & & 2 & I, 5: 370 (2936) • Es bricht die Elbe auf und wächst von 3 auf 9 Ellen Höhe mit unbegreiflicher Schnelligkeit. • (Dr. G. Klemm “Chronik d. etc. Residenzstadt Dresden”, edid. P. G. Hilscher 1837. II. S. 513.) • (Fr. W. Pohle 1886 “Chronik von Loschwitz” S. 77. u. S. 79.) Weikinn, C. (2000) [Teil 5] 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  7. 1784 & 28. - 29. Febr. & Meißen & Elbe: Eisgang u. Überschwemmung & & 1 & I, 5: 370 (2934) • Elbe. 28. Febr. 11 Uhr abends brach das Eis und trieb anfänglich bey zwar ziemlich heranwachsendem Wasser, welches am folgenden Tag [= 29. Febr.] früh schon hier und da in die Stadt trat, ganz ruhig, obgleich sehr gedrange fort, ..., bis um 9 Uhr, um welche Zeit auf einmal die reissende Fluth mit dem Eise, und was sie sonst bei sich führte, durch die Vorstadt zum Fleischer- und Jüdenthore in die Stadt hinein brach, und so über den kleinen Markt durch die Gassen, ..., rauschte. Diese traurige Periode hielt zunehmend bis um 11 Uhr des Vormittags an, in welcher Zeit die großen Eisschollen auch schon der Brücke, ..., dermaßen zusezten. Der Wasserwuchs dieser wüthenden Fluth dauerte, wie gesagt, bis 11 Uhr, alsdann fiel solcher wieder, bis des Nachmittags um 4 Uhr 1 Elle 12 Zoll, aber in einer Stunde darauf stellte sie sich von neuem, und fast noch schneller ein, ... Das Wasser stund aller Orten 3, 4, 5-6 Ellen hoch. Beyde Vorstädte, sowohl vor dem Fleischer- und Jüden- als vor dem Wasserthore, die Wasserburg und die Fischergasse, ..., stunden völlig, ..., zu 4-6 Ellen hoch unter Wasser ..., der Fleischersteg genannt, über die Triebisch, ward bald von der wilden Fluth eingestürzt. Die Stadt selbst stund außer dem großen Markte, der Burggasse und der Rosengasse bey der Stadtkirche, völlig eben so hoch unter Wasser. Das Jüdenthor bedeckte es völlig, und wenigstens noch eine Elle darüber. [9 Personen ertrunken]. Größte Höhe der Fluth: 12 Ellen 10 Zoll. Das Wasser stand in der Kirche 1 reichliche Elle höher als drittehalbe Ellen. • (C. G. Poetzsch 1784 “Chronolog. Geschichte d. großen Wasserfluthen d. Elbstroms etc.” S. 150/53 u. 159.) • 1784 & 28. - 29. Febr. & Dresden & Elbe: Eisgang u. Hochwasser & & 1 & I, 5: 370 (2935) • Elbe. Vormittags rührte sich auch das Eis hinter der Brücke und schob sich sehr ruhig, bis unter die Stadt hinunter; allein oberhalb derselben blieb es noch unbeweglich stehen. Des Nachmittags fiel sogar das Wasser wieder 9 Zoll, folglich bis an 1 Elle 15 Zoll herunter. 9 Uhr abends erfolgte der Aufbruch. Dieser gewaltige Aufbruch mit einem fast unglaublich schnellen Anwuchse des Wassers war erschrecklich. • (C. G. Poetzsch 1784 “Chronolog. Geschichte d. großen Wasserfluthen d. Elbstroms etc.” S. 117 u. 136.) • 1784 & 28. - 29. Febr. & Dresden & Elbe: Eisgang u. Hochwasser & & 2 & I, 5: 370 (2936) • Es bricht die Elbe auf und wächst von 3 auf 9 Ellen Höhe mit unbegreiflicher Schnelligkeit. • (Dr. G. Klemm “Chronik d. etc. Residenzstadt Dresden”, edid. P. G. Hilscher 1837. II. S. 513.) • (Fr. W. Pohle 1886 “Chronik von Loschwitz” S. 77. u. S. 79.) Weikinn, C. (2000) [Teil 5] 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  8. Weikinns Quellentexte (1958–2002) 23160 Einträge zu hydrographischen Ereignissen Europa, hauptsächlich Deutschland und Nachbargebiete um Christi Geburt bis einschließlich 1850 Originalquellen, aber auch Sekundärquellen 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  9. Checks zum Ausschluss lokaler Ereignisse Hochwasser an anderen Stellen entlang des Flusses Hochwasser im Einzugsgebiet günstige meteorologische Bedingungen vor einer Flut(z. B. schwere, anhaltende Regenfälle, Eis oder Schneedecke) 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  10. Stärkeklassen (nach Brázdil et al. 1999, Glaser 2001) 1 kleines Hochwasser 2 starkes Hochwasser 3 außergewöhnlich starkes Hochwasser (z. B. Febr. – März 1784) 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  11. Elbe (Dresden)1550–1850 Zuordnung der Pegelhöhen zu den Stärkeklassen. 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  12. Elbe (Dresden)1852–1892 Klassifikation der Flutstärken mittels linearer Regression zwischen Pegelhöhe und Abfluss. 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  13. Elbe (Dresden), 1852 – 2002 (tägliche Messungen) 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  14. Oder (Eisenhüttenstadt), 1920 – 2002 (tägliche Messungen) sparse information on floods 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  15. Year Month Season n Cause Maximum flood stage Runoff Magnitude CLIMDAT [S, W] [I, S, C, R] [cm] [m^3/s] [+, -] Pillnitz Dresden Meißen 1059 Sep S 2 2 1118 Sep S 4 2 1163 S? 1 2 . . . 1498 Jun S 3 2 1501 Dec! W 1 I? 2 + 1501 Aug S 17 866 703 3 + . . . 1783 Jan-Feb W 6 I 462 692 472 1 - 1783 Jun S 1? C 1 - 1784 Feb-Mar W 32 I 670 859 703 3 + . . . 1850 Feb W 3 I 706 2 1852 Feb W 654 1980 1 (-) 1853 Apr-May S 633 1980 1 (-) . . . 1947 Mar W I 2340 1 (1) 1948 Dec!-Feb W NI 2160 1 (-) 1954 Jul S 2300 1 (1) . . . 2002 Aug S 940 4700 3 (3) 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  16. Elbe, 1021 – 2002 Oder, 1269 – 2002 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  17. Trends in derHochwasseraufrittsrate ?? Elbe, Winter, Klasse 2–3 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  18. Elbe, Winter, Klasse 2–3 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  19. Elbe, Winter, Klasse 2–3 Schritte zu einer besseren Methode 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  20. Elbe, Winter, Klasse 2–3 Schritte zu einer besseren Methode Vorteile 1. kontinuierliche Verschiebung mehr Schätzpunkte, unzweideutig an Grenzen 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  21. Elbe, Winter, Klasse 2–3 Schritte zu einer besseren Methode Vorteile 1. kontinuierliche Verschiebung mehr Schätzpunkte, unzweideutig an Grenzen 2. Nutzung eines Gauss‘schen glatte Schätzkurve Fensters 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  22. Elbe, Winter, Klasse 2–3 Schritte zu einer besseren Methode Vorteile 1. kontinuierliche Verschiebung mehr Schätzpunkte, unzweideutig an Grenzen 2. Nutzung eines Gauss‘schen glatte Schätzkurve Fensters 3. kreuzvalidierte Fensterbreite minimaler Schätzfehler 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  23. Elbe, Winter, Klasse 2–3 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  24. OK, wie signifikant istdieser Trend ?? Elbe, Winter, Klasse 2–3 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  25. Elbe, Winter, Klasse 2–3 Bootstrap-Resampling (mit Zurücklegen, gleiche Anzahl) 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  26. Elbe, Winter, Klasse 2–3 Bootstrap-Resampling (mit Zurücklegen, gleiche Anzahl) 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  27. Elbe, Winter, Klasse 2–3 Bootstrap-Resampling (mit Zurücklegen, gleiche Anzahl) 2. Bootstrap-Resampling 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  28. Elbe, Winter, Klasse 2–3 Bootstrap-Resampling (mit Zurücklegen, gleiche Anzahl) 2.Bootstrap-Resampling insgesamt 2000 Bootstrap-Resamplings 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  29. 90% Perzentil- konfidenzband Elbe, Winter, Klasse 2–3 Methode: Cowling et al. (1996) Journal of the American Statistical Association 91: 1516–1524. Mudelsee M (2002) Wiss. Ber. Inst. Meteorol. Univ. Leipzig 26: 149–195. 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  30. fewer freezing !? sparse data LMM ? Mudelsee et al. (2003) Nature 425: 166–169. Ergebnis: Trends in der Flutauftrittsrate Elbe, Winter, Klasse 2–3 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  31. fewer freezing !? sparse data caution ! Mudelsee et al. (2003) Nature 425: 166–169. Ergebnis: Oder, Winter, Klasse 2–3 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  32. Mudelsee et al. (2003) Nature 425: 166–169. No upward trend Ergebnis: Elbe, Sommer, Klasse 2–3 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  33. No upward trend Mudelsee et al. (2003) Nature 425: 166–169. caution ! Ergebnis: Oder, Sommer, Klasse 2–3 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  34. Zusammenschau(Mudelsee et al. (2003) Nature 425: 166–169.) 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  35. CLIMDAT Mudelsee et al. (2003) Nature 425: 166–169. Vergleich Weikinn vs. CLIMDAT Elbe, Winter, Klasse 2–3 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  36. Test auf Trend in der Auftrittsrate von 25-jährigen Maxima im monatlichen Niederschlag 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  37. Reservoirgrößen-Korrektur 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  38. G O O D I E S 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

  39. test H0 “constant occurrence rate” t = flood event dates, [t1; t2] = observation interval, n = data size under H0, statistic u is standard normally distributed e.g., u large negative means downward trend Cox & Lewis 1966 The Statistical Analysis of Series of Events. Methuen, London. 54. Deutscher Geographentag Bern 2003

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