Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) bietet für Zeiträume von wenigen Tagen

bis zu mehreren Jahrzehnten eine Vielzahl von hydrologischen Vorhersage- und Projektionsprodukten zur Unterstützung der Nutzer auf frei fließenden Flüssen an

Für die Binnenschifffahrt auf den frei fließenden Wasserstraßen bilden aktuelle sowie zu erwartende Wasserstände der kommenden Tage und Wochen eine zentrale gewässerkundliche Information. Sie sind unabdingbare Voraussetzung, um die Logistikkette vom Binnenschiff über die verladende Wirtschaft bis hin zur Anbindung landgebundener Verkehrsträger optimal zu betreiben.

Daneben bilden Projektionen der möglichen zukünftigen Entwicklungen bis zum Ende des 21. Jahrhunderts eine bedeutsame Basis für langfristig angelegte Investitionsentscheidungen und die strategische Verkehrsplanung an den Bundeswasserstraßen.

Prognosen und Dienste

Klassische verkehrsbezogene Wasserstandsvorhersagen decken Vorhersagezeiträume von einigen Tagen ab. Die dafür notwendigen Vorhersagesysteme werden bereits seit mehreren Jahrzehnten durch die BfG entwickelt und gemeinsam mit der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) über den Wasserstraßen Informations-Service ELWIS operationell bereitgestellt. Insbesondere vor dem Hintergrund der jüngsten Niedrigwasserereignisse, wird von den Wasserstraßennutzern ein großer Bedarf an längerfristigen Vorhersagen mit »Sichtzeiten« von mehreren Wochen bis Monaten signalisiert.

Seit Dezember 2019 wird die von der BfG entwickelte wahrscheinlichkeitsbasierte 10-Tages-Vorhersage für abladerelevante Pegel des Rheins operationell via ELWIS publiziert. Ziel aktueller Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ist der Prototyp einer hydrologischen Sechs-Wochen-Prognose für ausgewählte Pegel an Rhein, Elbe und Donau.

Für so lange Vorhersagezeiträume ist auf Grund der großen Unsicherheiten lediglich eine Abschätzung einer Tendenz der Wasserstandsentwicklung möglich. Anstelle von Absolutwerten (wie bei kurzfristigeren Vorhersagen) werden Abweichungen zur Statistik einer langjährigen Vergleichsperiode prognostiziert. Die Nutzer können so erwartbare Abweichung vom »Normalen« feststellen.

Im Bereich »Klimawandel und Klimafolgen« generiert und publiziert die BfG zudem eine Vielzahl an Datenprodukten für das Wasserstraßenmanagement, die Schifffahrt, die verladenden Unternehmen und die Wasserwirtschaft. Anlass sind gesetzliche Vorgaben zur Berücksichtigung des Aspekts »Klimawandel« bei der Planung von Maßnahmen und Bauwerken, deren Funktion auf mehrere Jahrzehnte ausgelegt ist.

Die BfG automatisiert gemeinsam mit Netzwerkpartnern wie dem Deutschen Wetterdienst Arbeitsabläufe, die das aktuelle und sehr datenintensitve Klimawissen schnell für wasserstraßenbezogene Belange greifbar machen und Planungsvorgänge beschleunigen. Dieser Dienst existiert bereits in Form eines Piloten für den Rhein und die Elbe, wird aber derzeit für weitere Wasserstraßen (obere Donau, Weser, Ems) ausgebaut.

Auch hier spielt das Wissen um die mit der Projektion verbundenen Unsicherheiten eine wichtige Rolle. Die BfG führt ihre Berechnungen auf der Basis verschiedener Klimaszenarien und unterschiedlicher atmosphärischer Bedingungen durch, um die gesamte Bandbreite möglicher Entwicklungen aus- und bewerten zu können. Ein Web-basierter »Projektionsdienst« ist in Vorbereitung.

Daten und Modelle

Voraussetzung jeder Vorhersage und Klimaprojektion ist eine umfangreiche Basis gemessener Wasserstände und Abflüsse. Der Rückblick in die Vergangenheit ist erforderlich, um die Prozesse in der Natur besser zu verstehen, Daten- und Wissenslücken zu schließen und letztlich Modelle zu bilden. Diese Modelle gepaart mit einer Vielzahl an Vorhersage- und Szenariendaten erlauben dann den Blick in die nahe oder fernere Zukunft. Sowohl die Vorhersagen wie auch die Projektionen basieren auf komplexen Modellketten, die Einzelmodelle miteinander verknüpfen.

Am Anfang stehen meteorologische oder Klimamodelle. Es folgen hydrologische, hydraulische und statistische Modellbausteine bzw. Verfahrensschritte, die schließlich qualitätsbewertete Wasserstandsvorhersagen bzw. –projektionen ermöglichen (siehe Abbildung).

Die BfG ist auch in Zukunft bestrebt, neues Wissen für die Praxis zu erschließen. Dazu zählen Konzepte, um Prototypen aus der Forschung in dauerhafte Dienstangebote zu überführen. Durch die stete Verbesserung der Modelle, Informationssysteme und Beratungsleistungen liefert die BfG einen Beitrag zur Entwicklung vorausschauender Anpassungsoptionen und damit zum Erhalt verkehrs- und umweltbezogener Funktionen der Wasserstraßen – auch unter sich verändernden klimatischen Bedingungen.