Den 14 juli 2021, mellan 60 och 180 mm regn föll i Eifelregionen på bara 22 timmar - en mängd som annars skulle ha fallit på flera månader och som lett till katastrofala översvämningar. Händelserna var mycket mer destruktiva än befintliga modeller hade förutsett. Forskare vid Helmholtz Center Potsdam — GFZ German Research Center for Geosciences pekar på ett antal effekter som hittills endast har uppstått sällan i Centraleuropa och därför inte har beaktats tillräckligt. Dessa inkluderar, särskilt, mobilisering av död ved och sediment, båda effekter som sannolikt kommer att bli viktigare när klimatförändringarna fortskrider. Michael Dietze och Ugur Öztürk rapporterar idag i tidningen Vetenskap på de mekanismer som har förstärkt effekterna av översvämningen. De ger också en syn på ett nytt forskningsprojekt som startar här för att göra framtida förväntningar mer realistiska.

Forskare som oavsiktliga vittnen till översvämningskatastrofen

14 juli är en regnig dag. GFZ -forskaren Michael Dietze är på väg tillbaka från ett fältbesök i södra Eifel med kollegor från Potsdam och universitetet i Bonn. På väg tillbaka norrut, de inser snabbt att det som händer precis utanför är mer än ett långt kraftigt regn:Online -datavyn för Altenahr -mätaren stiger snabbt var 15:e minut, snabbare än den faktiska prognosen, och snabbare än forskarna skulle ha velat, eftersom deras egna mätningar påverkas. Översvämning av Ahr är inget ovanligt:​​som en del av ett forskningsprojekt, Dietze och kollegor hade några veckor tidigare inrättat flera seismiska stationer på en tre meter hög terrass i Ahr-dalen-antagna vara på säkert avstånd till fientliga översvämningsförhållanden. De ville använda dem för att mäta markrörelser orsakade av sedimentrörelser och vattenturbulens under "vanliga" översvämningar. Nu är nivån redan en meter över terrassen, stationerna går förlorade.

Kända effekter - men från andra delar av världen

Vad forskarna upplevde här, är bara en bråkdel av den faktiska katastrof som pågår i Ahrs dalar, Erft och Rur floder. "Översvämningen i Eifels dalar var mycket mer våldsam, snabbare och mer oförutsägbar än vi tidigare hade antagit för en sådan händelse i centrala Europa, "säger Michael Dietze, PostDoc i sektionen för geomorfologi vid GFZ och institutionen för geografi vid universitetet i Bonn. Orsakerna är många och välkända, dock inte från Centraleuropa, utan snarare från världens öknar, och från tropikerna.

Snabbmättad jord

Regnet kunde inte längre komma in i jorden, som redan har mättats på grund av regniga veckor innan. Det var också för starkt för att springa nerför backarna som en tunn film med vatten. Istället, sluttningar förvandlades bokstavligen till breda floder och transporterade vattnet inte med några centimeters hastighet, men plötsligt med några meter per sekund, dvs upp till hundra gånger snabbare. Detta gjorde det möjligt att konvergera till en översvämningsvåg i själva dalarna mycket snabbare.

Enormt erosiv kraft i vattnet

Dessutom, vattnet utvecklade en enorm erosiv kraft:Å ena sidan, den grävde kanaler i backarna och kunde flöda ännu snabbare i de självkalkade vägarna. Å andra sidan, den mobiliserade stora mängder sediment och död ved. Väl i de viktigaste dalarna, trädstammarna och grenarna drev mot broar. Där fastnade de och ledde till så kallade blockeringar. Som ett resultat, avrinningen hindrades, vattnet dammade upp och översvämmade också mer distala områden.

Oväntade effekter på grusgropar och vägar

Under dessa händelser, effekter och så kallade kopplade faror uppstod som man tidigare inte hade trott var möjlig i regionen. Erft, normalt fem meter bred, steg bortom sina banker nära staden Blessem och hällde över ett fält direkt i en grusgrop. Kanten av den gropen skar sig uppströms mot Blessem över en längd av 300 meter, som ett vandrande vattenfall. Det undergrävde de första husen och ledde till att de kollapsade.

Vägen genom Blessem blev också en flod, som - med början vid de asfalterade kanterna - undergrävde vägens grund, lämnar bara avloppsrören. Denna erosion upphörde bara av en slump då allt mindre vatten rann nerför Erft.

Kopplade faror:dammen i Steinbach -reservoaren

Steinbach -dammen, ligger bara 35 kilometer uppströms, utgjorde en särskild fara. Denna jorddamm håller tillbaka 1,2 miljoner kubikmeter vatten. På kvällen den 14 juli, det översvämmades knädjupt över 150 meters bredd eftersom nödutsläppet inte kunde släppa ut de inkommande vattenmassorna. Den översvämmade dammen urholkade massivt, så att ett brott var nära förestående. Om detta hade hänt, översvämningsvågen skulle ha tankat processerna i Blessem, och orsakade dessutom massiv förstörelse i byarna direkt nedströms dammen. "Detta exempel belyser hur nära kopplade även till synes avlägsna orter är, "Understryker Dietze.

Utsikter:Identifiering av nya forskningsmetoder

"När klimatförändringarna fortsätter, vi kan stöta på nederbörd som den 14 juli 2021 ganska ofta. Därför, forskningen måste nu börja förstå översvämningsinducerade översvämningar, inte bara som ett fenomen med för mycket snabbt rinnande vatten. Vi måste också inkludera de associerade självförstärkande effekterna, varav några också gynnas av klimatförändringar, "säger Dietze. Dessa inkluderar lutningsdissektion, särskilt i de övre avrinningsområdena, mobilisering av död ved och urholkade livsviktiga träd, liksom deras roll i att täppa till mänsklig infrastruktur. Dessutom, nya kopplade faror måste identifieras och beaktas.

Nytt forskningsprojekt ger viktig information för framtida modeller

Ett viktigt steg i denna riktning kommer att vara att kartlägga spåren efter katastrofen i juli 2021, snabbt och med hög upplösning. Detta gäller särskilt de områden där översvämningen tagit fart och som knappt har varit i allmänhetens fokus än så länge:de övre upptagningsområdena i floderna upp till huvudvattenregionerna. Med ett nyligen godkänt projekt, finansieras gemensamt av GFZ och NatRiskChange Research Training Group vid University of Potsdam, dessa områden undersöks nu specifikt genom airborn -laserskanning. Detta ger 3D-modeller med hög upplösning av det förändrade landskapet. I jämförelse med 3D-modeller före översvämning, nyckelinformation kan samlas in på eroderade backar, mobiliserat trä och översvämmade områden, alla unika data som en gång utvärderats kommer att förbättra framtida modeller. Och då kan Dietze och hans kollegor ha en mer robust grund för att installera om sina seismiska stationer för att analysera översvämningsrelaterad sedimentbelastning på faktiskt säkra platser.