Wie ein britischer Fluss als natürliches Labor für die Hochwasserschutzforschung dient

Wenn ich ein Forschungslabor besuche, erwarte ich normalerweise nicht, dass ich Schafen ausweichen muss oder meine Schuhe schmutzig werden, aber dieses Labor ist alles andere als normal. Ich wandere auf Ackerland, etwa 30 Kilometer außerhalb von Edinburgh, Großbritannien. Die Luft ist frisch und ich kann das Plätschern eines Flusses hören, als ich mich nähere.

Es ist dieser Flussabschnitt, bekannt als Eddleston Water, den ich angeschaut habe und an dem ich mich orientieren wollte Chris Spray an der University of Dundee, Großbritannien. Spray und sein Team begannen 2009 mit der Erforschung des Flusses und seitdem finden dort eine Reihe realer Experimente statt. Sie nennen es ein „natürliches Labor“ für die Flussforschung.

Während wir beobachten, wie eine Wasseramsel auf der Suche nach Beute in den Fluss hinein- und wieder herausfliegt, erzählt mir Spray, dass das Labor ursprünglich eingerichtet wurde, um das Überschwemmungsrisiko für Peebles, eine Stadt mit 9.000 Einwohnern am Eddleston Water, zu verringern.

Spray und seine Kollegen wollten herausfinden, wie sie das Überschwemmungsrisiko durch naturbasierte Lösungen wie das Pflanzen von Bäumen anstelle des Baus künstlicher Dämme verringern können. Noch wichtiger war, dass sie auch herausfinden wollten, wie effektiv diese Methoden wirklich waren. „Modelle sind großartig, aber nur mit realen Daten erhält man ein umfassendes Verständnis aller verschiedenen Faktoren, die diese Ergebnisse beeinflussen können“, sagt Spray.

Solche Methoden, auch bekannt als natürliches Hochwassermanagement (NFM), gewinnen an Bedeutung: Die britische Regierung plant dies Verdoppelung der Zahl der Projekte zur Überschwemmungsreduzierung und zur Küstenerosion in England mit NFM von 60 auf 120. Dennoch ist die Evidenzbasis für NFM relativ dürftig, sagt Spray.

Eine große Frage in der Hydrologie ist, was passiert, wenn man einen Fluss biegt, was auch als erneute Mäanderung bezeichnet wird. Viele Flüsse im Vereinigten Königreich wurden künstlich gerade gemacht, um Platz für Straßen und Schienen zu schaffen, aber wir wissen jetzt, dass dadurch auch die Gefahr von Überschwemmungen steigt. Die Idee dahinter ist, dass Flüsse durch die erneute Mäanderung eine größere Wassermenge aufnehmen und so Überschwemmungen vermeiden können.

Doch Sprays Team hat herausgefunden, dass zumindest in Eddleston Water die erneute Mäanderung allein offenbar keinen großen Einfluss auf das Überschwemmungsrisiko hat. Dies liegt daran, dass das Überschwemmungsgebiet rund um den neu gebogenen Fluss nicht besonders groß ist und daher das durch übermäßige Regenfälle überlaufende Wasser nicht effektiv speichern kann. Das heißt aber nicht, dass es keine Vorteile gibt: Ein kurvenreicherer Fluss hat einen enormen Nutzen für die ökologische Vielfalt, sagt Spray.

Beispielsweise stellte das Team eine Zunahme der Laichhabitate für Lachse in umgemäanderten Flussabschnitten fest. Dies ist einer der Gründe, warum die Wasseramsel heute ihr Glück im Fluss versucht, sagt Spray.

Ein genauerer Blick auf den Fluss offenbart auch die verschiedenen Arten, in denen das Wasser zu fließen scheint – an den biegsameren Stellen ist es viel schneller, die mehr Sauerstoff enthalten und eine größere Vielfalt an Insektenleben hervorbringen können. Diese Flussabschnitte wirken einfach lebendiger als die unrestaurierten Abschnitte.

Die Forscher haben auch undichte Dämme untersucht, bei denen es sich einfach um Baumstämme handelt, die über einen Bach gelegt werden. Während der normalen Flussströmung fließt das Wasser unter den Baumstämmen hindurch, doch wenn der Pegel des Flusses steigt, verlangsamen die Dämme den Wasserfluss zunehmend.

Spray zeigt mir einen dieser Dämme, bestehend aus einem Dutzend Baumstämmen, die über einem Flussabschnitt liegen. Es sieht unordentlich aus, eher wie Trümmer als etwas, das von Menschen gelegt wurde, aber Spray sagt, dass diese zufälligen Baumstämme von allen Interventionen, die sie getestet haben, wahrscheinlich den größten Einfluss auf die Überschwemmungen in Peebles hatten. „Man würde es nicht glauben, wenn man sie betrachtet, aber sie sind eine so einfache und unkomplizierte Lösung, um das Hochwasserrisiko zu verringern.“

Über die Betrachtung des Hochwasserrisikos hinaus hat das Team die monetären Gewinne seiner Interventionen quantifiziert. „Geldgespräche“, sagt Spray. Die Forscher sagen, dass NFM dazu beigetragen hat, in den zehn Jahren seit der Installation der ersten Maßnahmen im Jahr 2012 Überschwemmungsschäden im Wert von 950.000 Pfund zu vermeiden. Dies wird jedoch durch die ökologischen Vorteile für die Region, wie eine verbesserte Kohlenstoffspeicherung und eine höhere Wasserqualität, bei weitem aufgewogen. was das Team auf rund 4,2 Millionen Pfund schätzt. „Das ist es, was natürliches Hochwassermanagement leisten kann, was der bloße Bau von Hochwasserschutzanlagen nicht kann“, sagt Spray.

Aber Naturlabore bringen ihre eigenen Probleme mit sich. Spray sagt, dass die Experimente des Labors oft eher ein Kompromiss mit den Dutzenden von Landbesitzern in der Gegend als perfekte Wissenschaft seien. Das erneute Mäandrieren nimmt viel Platz in Anspruch und die Landwirte haben möglicherweise andere Pläne für dieses Land, sagt Spray, weshalb die Bemühungen des Teams vom Ideal her zurückgefahren wurden. „Wenn der Grundbesitzer nicht will, dass es passiert, passiert es nicht“, sagt er. „Wir fordern unser Glück nicht heraus.“

Das deutet auch auf ein größeres Problem mit NFM hin. Damit es im gesamten Vereinigten Königreich funktioniert, müssen Flussanwender engere Beziehungen zu Landbesitzern pflegen, sagt Spray. Aber das ist leichter gesagt als getan und braucht Zeit. „Wir sind seit über einem Jahrzehnt hier“, sagt er. „Das Vertrauen wurde hart erkämpft.“

Eine Lösung besteht darin, Landbesitzer für die Nutzung von NFM zu bezahlen, was die britische Regierung im Rahmen ihrer Landwirtschaftsreformen nach dem Brexit plant, obwohl die Einzelheiten noch nicht veröffentlicht wurden. Spray hofft, dass dies dazu beitragen wird, die Forschung seines Teams stärker in Anspruch zu nehmen. „Aber diese Techniken funktionieren nur, wenn man die Landwirte mit einbezieht – man muss dafür sorgen, dass es sich für sie lohnt“, sagt er.