Hochwasser und Dürren: Das Labor STREAM verfeinert seine Vorhersagemodelle
Das Labor STREAM der HES-SO Valais/Wallis, das unter anderem bei BlueArk in Le Châble angesiedelt ist, arbeitet an zahlreichen Projekten im Bereich Wassermanagement. Zwei davon ermöglichen eine bessere Vorhersage hydrologischer Extreme in der Westschweiz. Die Leiterin des Labors, Professorin Emilie Neveu, stellte diese Arbeiten kürzlich auf einer Konferenz vor. Zwischen detaillierten Modellierungen der Wasserentnahmen im Wallis und Hochwasserprognosen mit stündlicher Auflösung im Waadtländer Jura zielt der Ansatz auf grösstmögliche Präzision ab und strebt eine «Hydrologie der Spitzenklasse» an.
Alles geht von einer einfachen Feststellung aus: Die Erde ist der einzige bekannte Planet, auf dem flüssiges Wasser in Hülle und Fülle vorkommt. «Diese Ressource ist einzigartig im Kosmos, und wir müssen lernen, damit umzugehen», erinnert Emilie Neveu. Dürren, Überschwemmungen, sinkende Seespiegel: Extreme Wetterereignisse nehmen mit dem Klimawandel zu, was eine bessere Vorhersagefähigkeit dringend erforderlich macht.
Ein massgeschneidertes Modell für das Sionne-Tal
Das erste Projekt, das in Zusammenarbeit mit der Universität Lausanne und Professor Emmanuel Reynard durchgeführt wird, befasst sich mit dem Sionne-Tal im Wallis. Das Team unter der Leitung von Gregory Houillon von der HES-SO Valais/Wallis nutzt die hydrologische Simulationssoftware RS Minerve, die den Durchfluss eines Flusses berechnet, indem sie Niederschläge, die Entwicklung der Schneedecke und das Versickern von Wasser im Boden berücksichtigt.
Doch ein Faktor erschwerte die Aufgabe: Die Nutzung des Wassers durch den Menschen – Bewässerung, Trinkwasser, Wasserüberleitung von einem Tal ins andere über Suonen, Kleinwasserkraft – verändert den natürlichen Abfluss erheblich. Diese Daten waren im Modell nicht enthalten. «Wir haben ein ganzes Jahr damit verbracht, all diese Informationen vor Ort für das Jahr 2021 zu sammeln», erklärt Emilie Neveu.
Im Untersuchungsgebiet werden jährlich acht Millionen Kubikmeter Wasser entnommen, während drei Millionen über die Suonen zugeführt werden. Insgesamt werden 16 Millionen Kubikmeter von der Sionne in die Rhône geleitet. Die Entnahmen sind also im Verhältnis zur endgültigen Durchflussmenge am Flussende erheblich. Diese sorgfältige Analyse ermöglicht es nun, die natürliche Durchflussmenge des Flusses ohne den Einfluss menschlicher Entnahmen abzuschätzen.
Die aus diesem Modell abgeleiteten Klimaprognosen geben Anlass zur Sorge. Im feuchten Jahr 2021 standen im Sommer 5,6 Millionen Kubikmeter Wasser zur Verfügung. Im Jahr 2022 sank diese Zahl auf 3,5 Millionen. «Wenn sich nichts ändert, könnten bis zum Ende des Jahrhunderts im Sommer bei Trockenheit durchschnittlich nur noch etwa 1,6 Millionen Kubikmeter übrig bleiben», betont die Forscherin.
Stündliche Hochwasservorhersagen im Jura
Das zweite Projekt, das in Zusammenarbeit mit Romande Energie im Jura durchgeführt wird, zielt darauf ab, die für die Wasserkraftproduktion verfügbaren Ressourcen besser einzuschätzen, aber auch die Hochwasservorhersagen und deren zukünftige Entwicklung zu verfeinern.
Das identifizierte Problem war einfach: Die für die hydrologische Modellierung erforderlichen Klimaprognosen liegen nur auf Tagesbasis vor. Hochwasserspitzen treten jedoch oft innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums auf, und ihre Darstellung in diesen Modellen ist ungenau. Das Team entwickelte daher ein stündlich arbeitendes Modell, das auf einem künstlichen neuronalen Netz basiert. „Dieser Generator lernt, stündliche Niederschlagsprofile zu reproduzieren, die mit den Jahreszeiten korrelieren. Er beherrscht sowohl die mittleren Verteilungen als auch Extremereignisse“, erklärt Emilie Neveu.
Die Ergebnisse sind überzeugend: Das Modell simuliert stündliche Niederschläge originalgetreu, einschließlich der größten Hochwasserspitzen, wenn es mit der hydrologischen Modellierung gekoppelt wird.
Die Grenzen: der Mangel an historischen Daten
Trotz dieser Fortschritte bleibt eine Herausforderung bestehen. Mit der Zunahme extremer Wetterereignisse sind die seltensten und heftigsten Ereignisse aufgrund fehlender historischer Daten schwer zu modellieren. „Oftmals sind mehr als zehn Jahre Daten erforderlich, damit diese Modelle wirklich effektiv sind“, räumt Emilie Neveu ein.
Eine erhebliche Einschränkung, da sich klimatische Extreme gerade dort häufen, wo es am meisten an Daten mangelt. Die Entwicklung bleibt also spannend.
Interview vom 1. April 2026
Bildnachweis: Prader Losinger