09.09.2020

Starkregensimulation ohne Pausetaste

Starkregenereignisse können große Auswirkungen auf die Qualität von Oberflächengewässern haben. Wie groß der Einfluss tatsächlich ist und zu welchen Verunreinigungen es dabei kommen kann, untersucht das interdisziplinäre Projekt „SwimCity“. Es ist eines von drei vom ÖAW-Programm „Klimawandel: Leben mit den Folgen in einer Metropolregion wie Wien“ geförderten Forschungsvorhaben.

Der Klimawandel wird das Vorkommen starker Regenfälle begünstigen. Für städtische Kanalsysteme könnte das zu einem Problem werden.
Der Klimawandel wird das Vorkommen starker Regenfälle begünstigen. Für städtische Kanalsysteme könnte das zu einem Problem werden. © Unsplash/Amadej Tauses

Die Namensähnlichkeit mit dem Computerspiel „SimCity“ kommt nicht von ungefähr: „Im Spiel geht es um eine Simulation einer Stadt und deren Entwicklung unter Einbeziehung verschiedener Faktoren. Auch in unserem Projekt entwickeln wir ein Simulationsmodell, um damit Faktoren wie den Klimawandel in Relation zur Badegewässerqualität in Wien zu untersuchen“, erzählt Julia Derx vom Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie der Technischen Universität Wien. Gemeinsam mit ihrer Kollegin Sílvia Cervero-Aragó arbeitet sie derzeit an dem vom Jubiläumsfonds der Stadt Wien für die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW) geförderten Projekt „SwimCity“.

Wenn Krankheitserreger ins Grundwasser sickern

Konkret wurden für „SwimCity“ zwei Stellen an der Donau und am Wienfluss ausgewählt, an denen in unmittelbarer Folge von Starkregenereignissen und Hochwässern Proben entnommen werden. Diese werden anschließend auf das Vorhandensein von humanen und tierischen Fäkalmarkern sowie auf Krankheitserreger untersucht. „Die Krankheitserreger können über menschliche und tierische Exkremente, Abwässer oder Abschwemmungen von Straßen und Dachflächen in Oberflächengewässer gelangen oder über die Geländeoberflächen ins Grundwasser versickern“, erläutert Sílvia Cervero-Aragó vom Institut für Hygiene und Angewandte Immunologie der Medizinischen Universität Wien.

In vielen Städten wird Regenwasser in Abwasserkanälen gesammelt und zu den Kläranlagen geführt. Bei starken Regenfällen wird die Kapazitätsgrenze dieser Kanäle gelegentlich überschritten, sodass ein Teil des Abwassers und große Mengen von Regenwasser in die nahe gelegenen Oberflächengewässer abgeleitet werden können. Damit dies möglichst selten passiert, baut die Stadt Wien auf ein innovatives Hard- und Softwaresystem, um das gesamte hochrangige Kanalnetz als Speicher betreiben zu können. „Da zu erwarten ist, dass die Intensität der Starkregen durch den Klimawandel in Zukunft zunehmen wird, wollen wir zusätzliche Lösungsmethoden finden“, betont Cervero-Aragó.

Simulationsmodell für Starkregen durch Klimawandel

Dazu zählt auch ein neues Planungstool, das dabei helfen soll, die langfristigen Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserqualität und Infektionsschutz zu prognostizieren. „Wir setzen dabei innovative Modelltechniken ein, um zu berechnen, wie sich die Spitzenabflüsse, die durch die Zunahme an Starkregen in Zukunft zu erwarten sind, auf die mikrobiologische Wasserqualität und den Infektionsschutz auswirken würden“, erläutert Derx.

Zwei Besonderheiten kennzeichnen das SwimCity-Projekt. Zum einen ist es eine gemeinsame Kooperation des seit 2013 bestehenden Interuniversitären Kompetenzzentrums ICC Water & Health, wodurch ein gesamtheitlicher Forschungsansatz angewendet wird. Das elfköpfige Team, bestehend aus Hydrolog/innen, Hygieniker/innen, Mikrobiolog/innen, Molekularbiolog/innen und Parasitolog/innen arbeitet dabei Hand in Hand. „Zu Beginn war die Zusammenarbeit gar nicht so einfach, wir mussten zum Beispiel zuerst eine gemeinsame Sprache in Bezug auf so manche Fachbegriffe finden. Jeder musste sich dabei ein bisschen aus der eigenen Komfortzone herausbewegen“, blickt Julia Derx zurück. Nachsatz: „Aber genau das macht ein solches Projekt auch spannend.“

Messungen zu jeder Tages- und Nachtzeit

Zum Anderen haben es sich die Projektinitiator/innen – aus gutem Grund – gewissermaßen selbst schwer gemacht, weil sie nicht einfach nur standardisiert einmal im Monat eine Probe entnehmen, sondern die Messungen genau dann vornehmen, wenn beispielsweise der schwer prognostizierbare Starkregen auftritt. „Bei einem Hochwasser an der Donau lässt sich das noch ganz gut planen, weil es hier ein sehr gutes Pegel-Vorhersagetool des Landes Niederösterreich für die jeweils nächsten achtundvierzig Stunden gibt.“

Anders verhält es sich bei Starkregen und seiner Wirkung in kleineren Gewässern. „Wenn wir auf unseren Apps sehen, dass es im Einzugsgebiet des Untersuchungsgebiets stark regnet, fährt sofort jemand von unserem Team zur Messstation“, gibt Silvia Cervero-Aragó einen Einblick in den manchmal sehr spontan notwendigen Arbeitseinsatz im Wissenschaftsalltag, der auch keine Rücksicht auf nächtliche Ruhezeiten oder Privatleben nimmt. Denn im Unterschied zum eingangs erwähnten Computerspiel gibt es bei SwimCity keine Pausetaste.

 

AUF EINEN BLICK

Das Forschungsprojekt SwimCity wird von Julia Derx (TU Wien) und Sílvia Cervero-Aragó (MedUni Wien) geleitet. Es ist eines von drei Projekten, die sich in einem kompetitiven Wettbewerb zum Thema „Klimawandel: Leben mit den Folgen in einer Metropolregion wie Wien“ durchsetzen konnten und nun ein Jahr lang vom Jubiläumsfonds er Stadt Wien für die ÖAW gefördert werden.

Die geförderten Projekte im Überblick

 


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