Niederschlag ist der wichtigste Faktor bei der Entstehung einer Flut, aber es gibt viele andere Faktoren, die dazu beitragen. Wenn Regen auf ein Einzugsgebiet fällt, hängt die Menge an Regenwasser, die die Wasserstraßen erreicht, von den Eigenschaften des Einzugsgebiets ab, insbesondere von seiner Größe, Form und Landnutzung. Einige Niederschläge werden von Boden und Vegetation ‚eingefangen‘, und der Rest gelangt als Fluss in die Wasserstraßen. Flussmerkmale wie Größe und Form, die Vegetation in und um den Fluss, und das Vorhandensein von Strukturen in und neben der Wasserstraße beeinflussen alle den Wasserstand in der Wasserstraße.

Niederschläge sind der wichtigste Faktor bei der Entstehung einer Flut

Einfach ausgedrückt treten Überschwemmungen auf, wenn die Wassermenge, die aus einem Einzugsgebiet fließt, die Kapazität seiner Abflüsse, Bäche und Flüsse übersteigt. Dieser Prozess beginnt mit Niederschlägen, wird aber von vielen anderen Faktoren beeinflusst.

In Australien werden Überschwemmungen stark von unserer natürlich hohen Niederschlagsvariabilität beeinflusst, die im Vergleich zu anderen Teilen der Welt zu einer viel höheren Variabilität der Wassermenge führt, die durch unsere Wasserstraßen fließt. Ein wesentlicher Faktor für diese Variabilität ist der El Niño – Southern Oscillation (ENSO) -Effekt (siehe Abbildung 4).

Die Atmosphäre und die Ozeane interagieren stark, um unser Wetter zu beeinflussen.

Ein Großteil der Niederschlagsschwankungen Australiens von Jahr zu Jahr wird durch das natürliche Klimaphänomen ENSO, die El Niño – Southern Oscillation, verursacht. ENSOS ‚Wipp-Variationen‘ stehen in engem Zusammenhang mit Variationen in der atmosphärischen vertikalen Zirkulation entlang des Äquators über dem Pazifik. Diese Zirkulation, bekannt als Walker-Zirkulation, wird durch Unterschiede in den Meeresoberflächentemperaturen zwischen dem östlichen und westlichen Pazifik entlang des Äquators verursacht.

Während der ’normalen‘ Zirkulation wandert warme, feuchte Luft nach Westen über den Pazifik und steigt über Indonesien auf, wodurch Wolken und Regen entstehen. Der Luftstrom wird dann vergleichsweise trocken und bewegt sich in großer Höhe (etwa 12.000 m) nach Osten und sinkt über die normalerweise kalten Gewässer nahe der südamerikanischen Küste.

Es gibt verschiedene Messungen der El Niño – Southern Oscillation. Einer davon, der Southern Oscillation Index (oder SOI), misst den Luftdruckunterschied zwischen dem östlichen Pazifik (gemessen auf Tahiti) und dem Äquatorgebiet um Nordaustralien und Indonesien (gemessen in Darwin).

Wenn die äquatoriale Meeresoberfläche vor der Küste Südamerikas ungewöhnlich kühl ist, wird die Blutzirkulation verstärkt. In dieser Situation ist der SOI stark positiv, und die Passatwinde wehen stark über den warmen Pazifik und nehmen viel Feuchtigkeit auf (Abbildung 4a). Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Ostaustralien überdurchschnittliche Niederschläge verzeichnet, und wird als ‚La Niña‘ -Ereignis bezeichnet.

Wenn andererseits die Meeresoberfläche vor der Küste Südamerikas ungewöhnlich warm ist, gleicht sich der Luftdruck zwischen dem östlichen und westlichen Pazifik aus oder wird zu einem negativen Wert, der die Passatwinde schwächt oder umkehrt. Diese Situation, die schwächer als normal ist (Abbildung 4b), wird von einem stark negativen südlichen Oszillationsindex begleitet und wird als ‚El Niño‘ bezeichnet. In Australien führt dies normalerweise zu unterdurchschnittlichen Niederschlägen, und wenn dieser Trend anhält, können wir in Dürre rutschen. Die SOI hilft uns zu sagen, wie stark ein La Niña- oder El Niño-Ereignis ist. Wenn der SOI beispielsweise konstant stark positiv ist (d. H. La Niña und überdurchschnittlicher Regen), kann es zu Überschwemmungen kommen. Wenn der SOI konstant stark negativ ist, laufen wir Gefahr, in Dürreperioden zu geraten (Abbildung 4c).

In Queensland reicht der durchschnittliche jährliche Niederschlag von sehr niedrigen Werten im Südwesten bis zu sehr hohen Werten von mehr als 2000 mm pro Jahr entlang der Küste (Abbildung 5). Selbst in Gebieten mit generell geringen Niederschlägen wird es jedoch in einigen Jahren zu relativ starken Niederschlägen kommen, die zu Überschwemmungen führen (Abbildung 6).

Langfristiger Klimawandel und Variabilität können auch einen Einfluss auf Niederschläge haben (ein Thema, das in Frage 8 angesprochen wird)

Einzugsgebiete wandeln Niederschläge in fließendes Wasser um

Wenn Regen auf ein Einzugsgebiet fällt, hängt die Menge an Regenwasser, die in Flüsse und andere Wasserstraßen umgewandelt wird, von den Eigenschaften des Einzugsgebiets ab.

Einige Niederschläge werden erfasst: Ein Teil des Regens, der auf ein Einzugsgebiet fällt, wird von Boden und Vegetation erfasst. Im Allgemeinen gilt: Je mehr Regen in einem bestimmten Gebiet in einem bestimmten Zeitraum fällt, desto geringer ist der Anteil, der in den Boden eindringen oder an der Oberfläche gespeichert werden kann.

Je größer die Niederschlagsintensität, desto größer das Potenzial für Abfluss. Wie lange es regnet und welche Fläche vom Regen bedeckt ist, ist ebenfalls wichtig.

Je mehr Vegetation in einem Gebiet vorhanden ist, desto größer ist die Niederschlagsmenge, die erfasst wird, und desto weniger Wasser steht zur Verfügung, um über die Oberfläche zu fließen. Natürliche und künstliche Speicher wie landwirtschaftliche Dämme und Regenwassertanks haben einen ähnlichen Effekt bei der Reduzierung des Abflusses.

Die Bodentypen in einem Einzugsgebiet, die Landnutzung und die Wetterbedingungen vor einem Niederschlagsereignis sind ebenfalls wichtig, da sie die Niederschlagsmenge steuern, die in den Boden eindringen kann, und damit die Niederschlagsmenge, die fließt. Wenn einem großen Sturm eine Periode nassen Wetters vorausgeht, hat der Boden wenig Kapazität, weiteren Niederschlag zu absorbieren, und ein höherer Anteil des Niederschlags fließt über die Landoberfläche und in Wasserstraßen. Der Bau von Bereichen, die kein Wasser aufnehmen können, wie Dächer und Straßen, führt ebenfalls zu einer geringeren Infiltration und mehr Niederschlägen, die in Abfluss umgewandelt werden.

Niederschläge, die nicht erfasst werden, gelangen in die Wasserstraßen: Sobald Wasser in einem Einzugsgebiet zu fließen beginnt, bestimmen verschiedene Faktoren, wie viel bergab in sukzessive größere Wasserstraßen fließt und wie schnell es sich bewegt.

In der Regel führen größere Einzugsgebiete zu einem größeren Abfluss, wenn lange Zeit weit verbreitete Niederschläge auftreten. Je steiler das Einzugsgebiet ist, desto schneller fließt der Abfluss.

Überschwemmungen werden auch durch die Rauheit des zu befahrenden Geländes beeinflusst. Dichte Vegetation und künstliche Hindernisse wie Zäune und Häuser verlangsamen den Wasserfluss und führen häufig zu niedrigeren Hochwasserständen stromabwärts.

Sümpfe und natürliche Teiche oder Seen haben die Fähigkeit, Hochwasser zu speichern und langsam freizusetzen. Künstliche Strukturen wie Dämme oder Auffangbecken (kleine Stauseen) können auch Wasser für einen bestimmten Zeitraum speichern und die Spitze der nachgelagerten Flüsse reduzieren, während sie die Dauer eines Ereignisses verlängern. Alle diese Strukturen haben eine endliche Kapazität und es gibt eine Grenze für das Volumen des Einzugsstroms, das gespeichert werden kann.

Flusseigenschaften beeinflussen den Wasserstand

Die Fähigkeit von Abflüssen, Bächen und Flüssen innerhalb eines Einzugsgebiets, Flüsse zu transportieren, hängt von einer Reihe von Faktoren ab:

Größe und Art des Flusses: Je größer, gerader und glatter ein Fluss, Bach oder ein anderer Kanal ist, desto größer ist seine Fähigkeit, Wasser zu transportieren, und desto weniger anfällig ist er für Überschwemmungen. Jeder Prozess, der diese Kapazität verringert, wie die Platzierung von Strukturen im Kanal, das Eindringen durch Entwicklung oder die Ansammlung von Sedimenten, trägt zu einer erhöhten Überflutung bei.

Vegetation in und um den Fluss: Pflanzen in einem Fluss oder an seinen Ufern verlangsamen die Geschwindigkeit des darin fließenden Wassers. Je langsamer sich das Wasser bewegt, desto höher ist der Wasserstand und desto stärker wird die den Fluss umgebende Au überschwemmt. Dies kann nachgelagerte Hochwasserpegel und -ströme reduzieren. Pflanzen verstärken auch Flussufer, verringern die Erosion und erhöhen die Ablagerung von Sedimenten.

Sobald ein Fluss seine Ufer überquert, hängt der maximal erreichte Hochwasserpegel stark von der Art der angrenzenden Au ab. Zum Beispiel können breite, flache Auen ein größeres Volumen an Hochwasser speichern als steile Täler, und die daraus resultierenden Überschwemmungen bewegen sich langsamer. Änderungen an Überschwemmungsgebieten wie die Rodung von Vegetation oder der Bau von Böschungen (z. B. für einen hochwasserfreien Straßen- oder Schienenkorridor) können sich auf natürliche Entwässerungsmuster und -prozesse in Flussauen auswirken.

Strukturen: Strukturen, die in einem Bach oder einer Wasserstraße platziert sind, z. B. Durchlässe in einem städtischen Entwässerungssystem oder Brücken in einem Fluss, verringern die Wassertragfähigkeit der Wasserstraße und können zu Überschwemmungen beitragen. Trümmer können sich auch an diesen Strukturen verfangen und diesen Prozess verschlimmern.

Deiche entlang einer Wasserstraße sollen Gebiete ‚hinter‘ dem Damm bis zu einem bestimmten Niveau vor Überschwemmungen schützen, aber ihr einschränkender Einfluss auf Hochwasserströme kann dazu führen, dass stromaufwärts gelegene Hochwasserpegel höher sind als sonst. Straßen- und Eisenbahndämme mit unzureichender Querentwässerungskapazität (z. B. Verwendung von Durchlässen) können Teile der Au mit ähnlicher Wirkung blockieren. Sobald Deiche oder Böschungen überstiegen oder durchbrochen sind, kann sich die Art und Weise, wie sich das Hochwasser über eine Aue ausbreitet, erheblich verändern, und die Auswirkungen von Überschwemmungen sind oft schwerwiegend.

Downstream-Wasserstände: Die Kapazität von Wasserstraßen kann auch durch den Wasserstand im Ozean oder See beeinflusst werden, in den sie fließen. Zum Beispiel kann eine Flut oder Sturmflut die Freisetzung von Wasser aus einem Fluss in den Ozean behindern. Ein ähnlicher Effekt kann in der Nähe der Kreuzung von Bächen mit Flüssen auftreten, wo Rückstau-Effekte von Flussüberschwemmungen eine beträchtliche Strecke den Bach hinauf erstrecken können.

Referenzen und weiterführende Literatur

• McBride, JL & Nicholls, N 1983, ‚Seasonal relationships between Australian rainfall and the Southern Oscillation‘, Monthly Weather Review, vol. 111, S. 1998-2004.
• Nicholls, N & Wong, KK 1990, ‚Abhängigkeit der Niederschlagsvariabilität vom mittleren Niederschlag, Breitengrad und der südlichen Oszillation‘, Journal of Climate, vol. 3, S. 163-170.
• Rebhuhn, IJ (Hrsg.) 2001, Wird es regnen?: die Auswirkungen der südlichen Oszillation und El Niño auf Australien, Department of Primary Industries, Queensland Government, Brisbane.
• Lesen Sie die vollständige Referenzliste für den Understanding Floods Report