Das ist Felix. Er steht vor einer schwierigen Aufgabe. Er soll ein Haus so nahe wie möglich am Fluss bauen. Als Bauingenieur weiß aber, dass Flüsse nach starken Regenfällen das
umliegende Gebiet überschwemmen können. Wie findet Felix heraus, ob es sicher ist, ein Haus nahe an diesem Fluss zu bauen? Ein hydrologisches Modell kann dabei helfen herauszufinden,
ob ein Gebiet durch Hochwasser
gefährdet ist oder nicht. Solch ein Modell ist eine vereinfachte Darstellung der wichtigsten hydrologischen
Prozesse. Mit Modellen wird versucht, Interaktionen von hydrologischen Prozessen besser zu
verstehen und diese vorherzusagen. In Felix' Fall interessiert uns der Zusammenhang zwischen dem Niederschlag und dessen Auswirkungen auf den Wasserstand des Flusses.
Wie wird ein Modell aufgebaut,
um diesen Zusammenhang zu studieren? Ein Modell aufzubauen braucht es Informationen und Komponenten,
welche die realen Eigenschaften
des Einzugsgebiets beschreiben. In diesem Fall handelt es sich bei dem gewählten Gebiet
um das Einzugsgebiet des Flusses. Dieses im Modell abzubilden, ist es wichtig zu wissen,
welche Bodenarten vorkommen,
welche Vegetation es gibt, über welche
Höhenstufen sich das Gebiet erstreckt
und wie hoch der Grundwasserpegel steht. Zu den Informationen gehören unter anderem Klimamessdaten,
wie Niederschlags- und Temperaturmessungen
über eine längere Zeit
in der näheren Umgebung
des Einzugsgebietes. Basierend auf diesen Informationen wird das Modell kalibriert, damit es so
wie das reale Einzugsgebiet funktioniert. Felix möchte nun wissen, ob und wie oft der Fluss das umgebende Land überflutet. Dafür gibt Niederschlags- und Temperaturdaten in das Modell ein und
schaut sich an, wie sich der
Abfluss entsprechend verändert. Das gewünschte Ergebnis liefert ihm das hydrologische Modell in Form eines
Hydrographen. Ein Hydrograph stellt die Veränderung des Abflusses über die Zeit als Kurve dar. Anhand dieser Kurve kann Felix statistisch berechnen,
wie häufig der Fluss in einem bestimmten
Zeitraum über die Ufer steigt. Mit den Ergebnissen kann Felix nun eine objektive Entscheidung treffen,
in welcher Entfernung vom Fluss ein
Haus sicher ist und ab wann nicht mehr. In diesem Fall entscheidet Felix, das Haus ein bisschen weiter oben zu bauen. Modellierungen helfen nicht nur Felix, sondern haben auch in der
Wirtschaft einen hohen Stellenwert. So benötigt zum Beispiel der Bau und Unterhalt von Wasserkraftwerken
realistische Vorhersagen der
lokalen Abflussmengen und -trends. Ebenso spielen Modelle in der Forschung eine wichtige Rolle, Interaktionen
zwischen verschiedenen hydrologischen
Prozessen besser zu verstehen.