Stark- und Dauerregen im Juli 2021 – Auslöser der Ahrtalflut vor 5 Jahren

Mitte Juli 2021 führte eine Trogwetterlage in Mitteleuropa zu einer schweren Naturkatastrophe. Besonders betroffen waren West-/Südwestdeutschland, Belgien sowie im weiteren Verlauf auch Sachsen und Bayern. Stark- und Dauerregenfälle ließen Wasserstände an Flüssen steigen, die bis dahin so noch nie vorkamen.

Besonders betroffen von Zerstörungen durch rasch anschwellendes Flusswasser war das Ahrtal. Die Ahr ist ein linker Nebenfluss des Rheins, dessen Quelle bei Blankenheim in Nordrhein-Westfalen im Landkreis Euskirchen liegt. Der Fluss mündet im Bereich der Stadt Sinzig südlich von Remagen in den Rhein. Zwischen Altenahr und Bad Neuenahr-Ahrweiler schlängelt er sich vorrangig in West-Ost-Richtung teils 300 m tief durch das Ahrgebirge. Diese besondere Orographie war mit die Ursache dafür, dass die starken Niederschläge immense Schäden anrichten konnten.

Wetterentwicklung seit Ende Juni 2021

Ende Juni 2021 stellte sich im 500 hPa-Niveau ein Strömungsmuster ein, in dem sich in mittleren Breiten zwischen Nordamerika und Russland Höhenkeile und -tröge abwechselten. Dabei wirkten die Keile blockierend, man spricht auch von einer Omega-Wetterlage.

Das Höhentief (T1) über Westeuropa beeinflusste zunächst mit dem Bodentief „Xero“ Mitteleuropa mit kräftigen Niederschlägen. Der zu diesem Zeitpunkt im 500 hPa-Niveau über dem Nordatlantik westlich dieses Troges liegende Höhenkeil (rotes Omega) verlagerte sich in der Folge erst zum Nordmeer und wanderte vom 1. bis 15. Juli sehr langsam weiter in Richtung Russland und Schwarzes Meer. Damit verschob sich das Strömungsmuster und ebenso die blockierende Omega-Lage nach Osten. Deutschland kam so in den Bereich des am 03.07.2021 schwachen Höhenrückens, wodurch sich unter dem Hochdruckgebiet „Beate“ eine kurze Wetterberuhigung einstellte.

Das im Bodenniveau zu dem Höhenhoch (rotes Omega) gehörende Hochdruckgebiet „Cornelieke“ hielt im Folgenden die Tiefdruckgebiete über Deutschland – mit viel Niederschlag zunächst über dem Südwesten, später auch über dem Osten.

In der Höhe war es nun am 07.07.2021 Trog T2, der diese Tiefs steuerte. Dieser sollte im Folgenden aber noch Unterstützung bekommen.

Modellvorhersagen von diesem Tag, dem 07.07.2021, zeigten in der 7-Tages-Prognose bereits die erwartete Verteilung mit der Lage eines Troges am 14.07.2021 über dem Südwesten Deutschlands.

Welchen Weg dieses den Dauerregen bringende Höhentief (T3) von der Südspitze Grönlands her vom 09. bis 17.07.2021 Richtung Mitteleuropa genommen hat, zeigen die 500 hPa-Analysen von jeweils 00 UTC. Durch das blockierende Höhenhoch (rotes Omega) über dem Osten Europas kam das Höhentief T3 nach dem 13.07.2021 nur wenig nach Osten voran und lag vom 14. bis zum 16. Juli fast ortsfest über dem Süden Deutschlands.

Im Bodenniveau wird deutlich, wie sich der zugehörige Tiefdruckwirbel „Bernd“ über Deutschland etabliert.

Anschaulich zeigen Loops der Meteosat-Bilder den zum Tiefdruckgebiet „Bernd“ gehörenden Wolkenwirbel vom 14. bis 16.07.2021, wie er sich über Mitteleuropa eindrehte und dabei auch immer wieder feuchte Mittelmeerluft anzapfte und über die Alpen nordwärts transportierte, was zu den anhaltenden und starken Niederschlägen geführt hat.

Niederschlagsmengen und Wasserstände der Flüsse im Westen Deutschlands Mitte Juli 2021

Die ab dem 12. Juli 2021 im Bereich des Tiefdruckgebietes „Bernd“ fallenden, teils gewittrig durchsetzten Niederschläge trafen im Einzugsgebiet der Ahr wegen der in den Tagen und Wochen zuvor vorangegangenen Niederschläge auf gesättigte Böden. Damit musste der Niederschlag vielfach oberirdisch abfließen, da die Böden kaum noch Wasser aufnahmen. Verbreitet fielen am 13. und vor allem am 14.07.2021 bis 100 l/m², teils auch darüber, lokal sogar mehr als 150 l/m², jeweils in 24 Stunden.

Für das gesamte Einzugsgebiet der Ahr wurde ein 24-stündiger Gebietsniederschlagsniederschlag von 103 l/m² errechnet, was dem 1,5fachen der vieljährigen mittleren Monatssumme von 69 l/m² entspricht. In einer Studie der World Weather Attribution wird davon ausgegangen, dass unter den aktuellen klimatischen Bedingungen eine bestimmte Region in Westeuropa etwa einmal in 400 Jahren von ähnlichen Ereignissen betroffen wird.

An der Ahr selbst wurden durch die Wassermassen Pegel, die den Wasserstand des Flusses erfassen, zerstört. Es wird von Wasserständen ausgegangen, die vielfach weit über den bis dahin gemessenen Hochwassermarken liegen. So wird z.B. für den Pegel Altenahr (Ahr) ein Hochwasserstand von 10 m geschätzt, der am 15.07.2021 nach Mitternacht eingetreten sein soll (Landesamt für Umwelt, Rheinland-Pfalz). Der bisherige Höchstwert betrug am 02.06.2016 3,71 m. Damals betrug der Abfluss maximal 236 m³/s, ein Wert, der wahrscheinlich in der Flutkatastrophe vom Juli 2021 weit überschritten wurde. Rekonstruktionen haben einen Wert von 854 m³/s ergeben.

Wie sich die Situation an anderen Flüssen im Westen Deutschlands darstellte zeigen beispielhaft die Ganglinien des Wasserstands am Pegel Altena-Rahmedestraße (Lenne) und Bliesheim (Erft) vom 13. bis 20.07.2021. Deutlich ist der extrem rasche Anstieg des  Wasserstands vom 14. zum 15. Juli zu sehen, der zum Teil das 10-fache des Ausgangswerts erreichte. Am Pegel Altenahr nimmt man an, dass der Wasserstand der Ahr dort in der Nacht innerhalb von 6 Stunden um ca. 7 Meter angestiegen ist (Landesamt für Umwelt, Rheinland-Pfalz).

Häufung extremer Wetterlagen wie Dauer-/Starkregen oder Hitze

Mit zunehmender Erwärmung der Erde und damit vor allem der arktischen Regionen schrumpft der Temperaturunterschied zwischen der Arktis und den Tropen. Da dieser Temperaturunterschied Motor für den Jetstream aber auch die Meeresströmungen ist, ist bei sinkendem Temperaturgradienten mit einer Verlangsamung der Strömungen zu rechnen. Damit steigt die Tendenz des Jetstreams, sich mäanderförmig auszubilden, also mit einem Wechsel von Trögen und Keilen. Somit verlagern sich die jeweiligen das Wetter bestimmenden Druckgebilde langsamer und sorgen so im Falle einer Tiefdrucklage in einem Gebiet für länger andauernden Niederschlag, was zu Hochwasser an Flüssen bzw. Überschwemmung von Oberflächen führen kann. Im Falle einer Hochdrucklage kommt es z.B. im Sommer bei wolkenarmem Himmel zur steten Aufheizung der Luft durch die tägliche Sonneneinstrahlung , was eine Hitzewelle auslösen kann. Solche extreme Wetterlagen mit viel Niederschlag oder/und auch Sturm sowie Hitze und Dürre können immer häufiger auftreten.

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