Saarbrücker HTW-Forscher Starkregen-Simulation von der HTW: Vorsorge als bester Katastrophenschutz

Saarbrücken · Ingenieurwissenschaftler Alpaslan Yörük hat seit 2015 an der Saarbrücker HTW eine Professur. Sein Spezialgebiet sind Starkregenphänomene. Im Ahrtal soll er den bestmöglichen Hochwasserschutz ermitteln. Für die saarländische Landesregierung erstellt er eine landesweite Starkregengefahrenkarte – Besuch bei einem verantwortungsbewussten Praktiker.

 Meterhoch türmten sich nach der Flutkatastrophe im Ahrtal im Juli 2021 Wohnwagen, Gastanks, Bäume und Schrott an einer Brücke über der Ahr. Mehr als 130 Menschen verloren ihr Leben, mehr als 3000 der 4200 Gebäude entlang der Ahr wurden beschädigt.  Foto: Boris Roessler/dpa

Meterhoch türmten sich nach der Flutkatastrophe im Ahrtal im Juli 2021 Wohnwagen, Gastanks, Bäume und Schrott an einer Brücke über der Ahr. Mehr als 130 Menschen verloren ihr Leben, mehr als 3000 der 4200 Gebäude entlang der Ahr wurden beschädigt. Foto: Boris Roessler/dpa

Foto: dpa/Boris Roessler

Zwei Jahre nach der Flutkatastrophe im Ahrtal, bei der 134 Menschen starben, hat der Satz eine gewisse Tragweite: „Auf Basis unserer Modelle hätte man Evakuierungen vornehmen können.“  Und damit womöglich Menschenleben retten können? Alpaslan Yörük ist Spezialist für Starkregen- und Bodenerosionsmodelle und seit 2015 Professor an der Saarbrücker Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW). Seine Expertise ist deutschlandweit gefragt. Für zahlreiche Kommunen und Kreise hat er Starkregengefahrenkarten erstellt.

Was hätten Starkregen-Simulationen im Ahrtal gebracht?

Mit seinem Aachener Ingenieurbüro Hydrotec – Yörük ist einer der drei geschäftsführenden Gesellschafter – ermittelt er derzeit im Auftrag des Landkreises Ahrweiler, „welche überörtlich wirksamen Hochwasserschutzmaßnahmen im Ahrtal möglich sind“. Am Unglückstag, dem 14. Juli 2021, hatte der Deutsche Wetterdienst dort Niederschlagsmengen von 190 Litern pro Quadratmeter prognostiziert. Mit den von Hydrotec entwickelten Starkregen-Simulationsmodellen wären die verheerenden  Folgen der Sintflut vermutlich schnell zu lokalisieren gewesen. Vor allem die Fließwege und damit die neuralgischen Punkte.

Ob Evakuierungen im Ahrtal hätten Menschen retten können, ist eine ganz andere Frage. Eine von vielen, die bis heute ein im Oktober 2021 in Rheinland-Pfalz eingesetzter parlamentarischer Untersuchungsausschuss zu klären hat. Die Einschätzungen differieren: Während nach Ansicht des Landesfeuerwehr-Verbandspräsidenten eine Evakuierung in der Flutnacht wegen überlasteter Straßen und einer möglichen Massenpanik noch mehr Tote hätte zur Folge haben können, vermutet der Hamburger Krisen- und Katastrophenschutzexperte Andreas Hermann Karsten, dass zumindest flussabwärts Leute noch in Sicherheit zu bringen gewesen wären.

Befliegung des gesamten Saarlandes

HTW-Professor Alpaslan Yörük ist bundesweit gefragt als Spezialist für Starkregen- und Bodenerosionsmodelle.  Foto: Isabel Sand/htw

HTW-Professor Alpaslan Yörük ist bundesweit gefragt als Spezialist für Starkregen- und Bodenerosionsmodelle. Foto: Isabel Sand/htw

Foto: Isabel Sand/htw

In seinem Büro zeigt  HTW-Professor Yörük auf dem Laptop eine saarlandweite Starkregen-Gefahrenkarte im Entwurf, die er mit seinem Team in den vergangenen Monaten im Auftrag der Landesregierung erstellt hat. Als Basis dienen GIS-Daten (sprich ein geografisches Informationssystem mit lokal haarklein heruntergebrochenen Topografiewerten), ferner das amtliche Liegenschafts- und Straßenkataster, dazu Landnutzungsdaten und nicht zuletzt eine 2016 erfolgte Befliegung der gesamten, gut 2500 Quadratkilometer großen saarländischen Landesfläche. Erfasst wurden alle verfügbaren Gebäude, Verkehrswege, Wiesen und Wälder, Dämme und Durchlässe, Senken und Gruben. Derzeit sind alle saarländischen Kommunen im Rahmen eines Beteiligungsprozesses angehalten, den Entwurf zu prüfen und gegebenenfalls Hinweise zur Modelloptimierung zu geben.

Wie so etwas geht, zeigt Yörüks Doktorandin Rebecca Hinsberger am Beispiel des Saarbrücker Stadtteils Rotenbühl: Auf dem Bildschirm sieht man je nach Gefälle mehr oder wenig stark hinabschießende Wasserströme und erkennt anhand farblicher Hervorhebungen, wo sich Staupunkte als Problemzonen auftun. Oder andernorts in Saarbrücken, wo Krankenhäuser, Kitas oder im Katastrophenfall unerlässliche Stromversorger besonders geschützt werden müssten. Je blauer die Einfärbung, desto größer die Gefahr (Wassermenge und -tiefe) und die Vorsorge-Notwendigkeit. Ein Beispiel: Dass in der Simulation unweit des Rotenbühler Ilseplatzes ein Gebäude derart gefährdet wirkt, als würde es im Nu überspült, kann die Stadtverwaltung leicht aufklären. Zum Befliegungzeitpunkt stand dort eine tiefe Baugrube, die entsprechend vollliefe – Entwarnung also. Das ist mit den Hinweisen zur Modelloptimierung gemeint, die die Modellgenauigkeit erhöhen.

Wenn Häuserzeilen wie Ufermauern wirken

Das animierte, interaktive Modell spielt je nach unterstellter Niederschlagsmenge  unterschiedliche Szenarien durch. Bei einem apokalyptischen Jahrhundertregen wie im Ahrtal  – und in abgeschwächter, gleichwohl folgenschwerer Form 2016 in Eppelborn oder 2018 in Kleinblittersdorf – werden Straßen zu reißenden Strömen, Häuserzeilen wirken auf einmal wie Ufermauern und überflutete Tiefgaragen wie innerstädtische Teiche. Die Bewegungen des Wassers – die Abflusswege, die es sich je nach topografischer Gegebenheit  sucht –  ließen sich nach dem Prinzip von Kontinuitäts- und Impulserhaltung „mathematisch exakt beschreiben“, erklärt Yörük. Fließwege, Fließgeschwindigkeit und Überflutungstiefen sind für Starkregenereignisse, bei denen die Kanalisation nichts mehr ausrichtet, derart detailliert zu simulieren, dass jede Kommune, wenn die saarländische Starkregengefahrenkarte 2024 offiziell vorliegt, ihre Gefahrenpotenziale abschätzen kann. „Dann ist jedem die Gefährdungssituation bekannt. Alle werden gezwungen sein, zu handeln.“

Was im Ahrtal geschah, könnte auch hier passieren

Im Juli 2021 traf es das Ahrtal, genauso gut aber hätte die Sturzflut auch  irgendwo hier niedergehen können. Die größte Herausforderung sei es, erzählt der Saarbrücker HTW-Professor, potenziell gefährdeten Kommunen klarzumachen, dass eine Katastrophe wie im Ahrtal „auch hier jederzeit passieren kann“. Manche glaubten noch, dass wenn man nur die richtigen Vorsorgemaßnahmen treffe, könne nichts Gravierendes mehr passieren. Kein Extremhochwasser aber wird sich dadurch aufhalten lassen. Wohl aber könne man sich dank solcher Starkregengefahrenkarten, wie er sie nun für das Saarland erstelle, optimal wappnen, zeigt sich Yörük sicher. Das wird auch nötig sein. Denn Fakt ist, dass es seit einigen Jahren mehr Starkregenphänomene gibt und ihre Häufigkeit infolge des Klimawandels zunehmen wird.

Frühwarnsyteme als Ziel

Sie ist noch gar nicht so alt, die Praxis, mittels spezieller, animierter Karten Katastrophenschutz zu betreiben. Am Anfang standen Hochwassergefahrenkarten, die die EU ihre Mitgliedsstaaten zu erstellen nötigte. Bislang jedoch regelt die EU nur Schutzmaßnahmen bei Flusshochwasser. Für Starkregenphänomene fehlen vergleichbare Initiativen. „Mein Traum ist daher ein Frühwarnsystem für beides, für Flusshochwasser und Starkregen“, erzählt Yörük. In drei, vier Jahren hofft er, am Ziel zu sein. „Dann werden wir im Saarland damit ganz vorne sein.“ Die in einem Forschungsprojekt von HTW und Hydrotec  entwickelte Simulationssoftware werde bis dahin so ausgereift sein, dass sie – gefüttert mit lokalen Prognosen des Wetterdienstes und aktuellen Radardaten – binnen Minutenfrist den jeweils zu erwartenden Katastrophenverlauf prognostiziere. Bislang schafft die Software das erst nach wochenlangen komplexen physikalischen Berechnungen. Kein Wunder, wenn man weiß, dass das Modell bei Starkregen alleine auf 2,5 Milliarden Berechnungspunkte im Saarland zurückgreifen muss, überschlägt Yörük.

Max Frischs „Homo faber“ als Wink

Vier drittmittelfinanzierte Mitarbeiter hat er derzeit. Seine Doktoranden generieren wissenschaftliches Knowhow, das die Forschung zu Hochwasser- und Bodenerosionsschutz voranbringt.  „Ich liebe die Praxisnähe“, sagt Yörük. Eigentlich strebte er nie eine Fachhochschulprofessur an. Längst aber schätzt er die wechselseitige Befruchtung von Lehre und Forschung und Ingenieurpraxis. Als Schüler interessierte sich Yörük, mit türkischen Wurzeln in Ostwestfalen aufgewachsen, vornehmlich für (in der Türkei verbreitete) Talsperren. Max Frischs Roman „Homo faber“ bestärkte ihn in seinem Entschluss, an der RWTH Aachen Bauingenieurwesen zu studieren. An der Universität der Bundeswehr promovierte er über technische Unsicherheiten in der Hochwassersimulation und lehrt und forscht nun seit acht Jahren in Saarbrücken.

Pläne für eine Erosionsgefahrenkarte

Weil der Klimawandel nicht nur mehr Extremwetter mit sich bringt, sondern zugleich auch die Bodenerosion infolge Dürre, industrieller Landwirtschaft und Flächenversiegelung zunimmt, untersucht der Saarbrücker Ingenieurwissenschaftler in einem EU-Förderprojekt mit 15 weiteren Partnern weitere Grundlagen – unter anderem für eine Erosionsgefahrenkarte. Damit nicht genug, ist er in der Hochwasservorsorge bundesweit unterwegs. Da, so erzählt der zweifache Familienvater, der zwischen Saarbrücken und Aachen pendelt, gebe es mitunter auch Projekte, die sich aufgrund von Bürgerbeteiligungen und komplizierten Ausschreibeverfahren Jahre hinzögen.  Wenn er zu Hochwasserrückhaltebecken rate, vermuteten die Anwohner, die dadurch geschützt würden, oft das Gegenteil: „Ihr bringt uns nur das Hochwasser näher“, unterstellten sie. Oder sie fürchteten, dass ausgewiesene Überschwemmungsgebiete ihnen statt Sicherheit nur Müll und Mücken brächten.

Im Ahrtal, weiß Alpaslan Yörük aus seiner Gutachtertätigkeit, werde bis heute von manchen kolportiert, dass mehr Entsiegelung die Flut verhindert hätte. Dabei sei der Waldanteil dort durch Nutzungsänderungen in den Vorjahren ganz im Gegenteil sogar ausgeweitet worden. Yörük wird denn auch nicht müde, klarzumachen, dass keine noch so weitreichende politische Maßnahme die „Sintflut von 2021“ hätte verhindern können, wohl aber die verheerenden Folgen reduzieren. Alles, was sich aus Sicht des Saarbrücker Wasserwirtschaftlers tun lässt, läuft deshalb auf eine optimierte Vorsorge hinaus

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