Herzlichen Glückwunsch!
Beitrag von Dr. Stefan Hagemann, Leiter der Abteilung Regionale Modellierung von Land und Atmosphäre
Am 12 November 2024 hat Philipp Heinrich erfolgreich seine Doktorarbeit verteidigt, die er unter der Aufsicht von Prof. Dr. Corinna Schrum, seinem Betreuer Dr. Stefan Hagemann und seinem Co-Betreuer Dr. Ralf Weisse am Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung angefertigt hat.
In seiner Doktorarbeit “Compound flood events in northern and central Europe in the past and future” hat Philipp eine Methode entwickelt, um zusammengesetzte Hochwasserereignisse zu quantifizieren, d.h. das Auftreten von extremen Flussabflüssen und Sturmflutereignissen entweder gleichzeitig oder kurz hintereinander. Dazu verwendete er einen Monte-Carlo-basierten Ansatz, der weniger von der Stichprobengröße abhängt als die Methode der Copulas, um die Abhängigkeit zwischen den Treibern von zusammengesetzten Hochwasserereignissen über Nord- und Mitteleuropa zu untersuchen. Dabei konnte er zeigen, dass die westseitigen Küsten Nord- und Mitteleuropas eine höhere Wahrscheinlichkeit für zusammengesetzte Hochwasserereignisse aufweisen, als rein zufällig erwartet wird. Es wurde die Großwetterlage Zyklonal West als gemeinsamer Treiber für die überwiegende Mehrheit dieser Ereignisse identifiziert.
Darüber hinaus wurde eine Korrelation zwischen der Anzahl der zusammengesetzten Hochwasserereignisse und der Größe des Einzugsgebiets gefunden. Hierbei ist anzumerken, dass die wenigen bisherigen groß angelegten Studien zu zusammengesetzten Hochwasserereignissen oft Copulas nutzten, die aber große Datensätze benötigen, um robuste Schätzungen zu erzeugen, die jedoch oft nicht verfügbar sind. Der von Philipp gewählte Ansatz ist weniger abhängig von der Stichprobengröße, so dass seine Ergebnisse robuster sind, und somit können diese eine zuverlässigere Grundlage für Risikobewertungen und die Planung zukünftiger Minderungsmaßnahmen bieten.
Um das Auftrete der zusammengesetzten Hochwasserereignisse in der Zukunft zu untersuchen, entwickelte er einerseits einen maschinellen Lernansatz für die Klassifizierung von Großwetterlagen, der bessere Ergebnisse zeigt als die zwei bisher existierenden Ansätze zur automatisierten Klassifikation der Grosswetterlagen. Mit seinem Ansatz analysierte er dann Veränderungen im Vorkommen von Zyklonal West, wie sie von 31 globalen Klimamodellen aus CMIP6-für verschiedene Treibhausgas-Emissionsszenarien projiziert werden und dass die projizierten Trends für Zyklonal West eine höhere Häufigkeit im Winter und eine geringere Häufigkeit im Sommer zeigen. Die Zunahme während der Hauptsturmflutsaison im Winter deutet auf die höhere Wahrscheinlichkeit für das zukünftige Auftreten von zusammengesetzten Hochwasserereignissen in Nord- und Mitteleuropa hin.
Andererseits analysierte er das zukünftige Auftreten von zusammengesetzten Hochwasserereignissen in herunterskalierten Datensätzen aus zwei globalen Klimamodellen (GCMs) für zwei Emissionsszenarien und fand eine zukünftige Zunahme von zusammengesetzten Hochwasserereignissen im gesamten europäischen Bereich, hauptsächlich aufgrund des steigenden mittleren Meeresspiegels, aber auch mit einem gewissen Beitrag von Änderungen des Abflusses aus Flüssen.
In einigen Gebieten nimmt die Anzahl der zusammengesetzten Hochwasserereignistage zum Ende des laufenden Jahrhunderts um den Faktor acht zu, was auch mit einer Zunahme der jährlichen Saisondauer von zusammengesetzten Hochwasserereignissen einhergeht. Selbst eine globale Erwärmung um 2° C wird dazu führen, dass sich die Anzahl der zusammengesetzten Hochwasserereignistage für fast jedes betrachtete europäische Flussmündungsgebiet verdoppeln wird.
Anders als bisherige Studien über zusammengesetzte Hochwasserereignisse in Küstenregionen, die entweder lokal waren oder denen regionale Details aufgrund der groben Auflösung fehlten, liefert Philipps Doktorarbeit einen detaillierten, großräumigen Überblick über diese Ereignisse in Nord- und Mitteleuropa, und liefert eine notwendige Wissensgrundlage für das Risikomanagement in Küstenregionen. Die sich verschärfenden Gefahren durch die zusammengesetzten Hochwasserereignisse werden in der Regel in den Risikoanalysen von Küsten- und Binnenüberschwemmungen bisher nicht berücksichtigt, was bedeutet, dass Meeres- und Flussüberschwemmungen als unabhängig voneinander betrachtet werden. Dies kann zu einer Unterschätzung der Risiken führen.
Wir gratulieren ganz herzlich zur erfolgreichen Disputation!
