#EuroDrought18: brief update for Saxony, Germany

This is how the SPI-180d evolved in 2018 for Saxony, Germany; very likely that the start of the upcoming year 2019 will be significantly drier than the beginning of 2018…

Hochwasserfrühwarnung – gemeinsamer Beitrag aus Sachsen und Rheinland-Pfalz

In der WasserWirtschaft gibt es einen neuen Beitrag welcher die Hochwasserfrühwarnsysteme der Länder Rheinland-Pfalz und Sachsen vorstellt. Der Artikel kann hier heruntergeladen werden.

Neues Projekt gestartet: HoWa-innovativ

Seit 01.08.2018 läuft ein neues Projekt mit dem Titel “Hochwasserfrühwarnung für kleine Einzugsgebiete mit innovativen Methoden der Niederschlagsmessung und -vorhersage (HoWa-innovativ)”.
Zielsetzung des Gesamtvorhabens ist eine räumlich präzisere Vorhersage von Hochwasser unter Nutzung innovativer Niederschlagsmess- und Vorhersageverfahren. Durch die neuartige Kombination von Radardaten des DWD mit Niederschlagsinformation von kommerziellen Richtfunkstrecken (engl. Commercial Microwave Links, CMLs), wird die Genauigkeit der Niederschlagsmessung erhöht.

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Karte Sachsens mit einer Auswahl von CML-Strecken (Quelle: www.howa-innovativ.sachsen.de).

Zudem wird ein Demonstrator eines niederschlagsbasierten Hochwasserfrühwarnsystems erarbeitet, der auch die Berücksichtigung von Unsicherheiten mit einer geeigneten Kommunikationsstrategie beinhaltet. Damit werden zuverlässigere Warnungen für die Katastrophenabwehr speziell in kleinen Einzugsgebieten ermöglicht. In der Zusammenarbeit des Landeshochwasserzentrums Sachsen mit Experten der Technischen Universität Dresden und der Universität Augsburg werden anwendernahe und technisch innovative Lösungen zur Erreichung dieses Zieles erarbeitet. Die beteiligten assoziierten Partner stellen die notwendigen Radar- und CML-Daten bereit und ermöglichen die Übertragung der Ergebnisse auf andere hochwassergefährdete Regionen in Deutschland.

Mehr zum Vorhaben gibt es unter www.howa-innovativ.sachsen.de.

Remarkable low flow of River Elbe during #EuroDrought18

N.B.: This is only to shed a light on hydrological conditions at a specific location and a specific day. #EuroDrought18 isn’t over yet for larger regions that were affected up to now. More in-depth analyses need to follow. Additionally, flow in the River Elbe is strongly affected by dams, barrages, locks, etc., located in the Czech part of the catchment, foremost since the 1960’s, where a number of larger dams went into operation. Dams etc. affect the flow regime in both ways; they can sustain the flow by an additional release of water. On the other hand, flow is sometimes retained by technical operations for a certain time, e.g., in order to collect water for a more efficient energy production or to prepare releasing a “wave” to the downstream channel to support navigation, for instance. Therefore, a direct comparison of current conditions to historical extremes (i.e., prior the 1960’s) is not permitted.

Yesterday’s remarkable low flow was caused by a sunk due to the operation of Střekov barrage weir. The barrage was operated to retain water which was later released to improve power generation at Střekov and to support tourist-steamer navigation in and around Dresden on the upcoming weekend. Thus, the current low flow situation in the Elbe clearly is a consequence of #EuroDrought18. However, yesterday’s quite extreme low flow was also influenced by man-made operations.

First of all, here are some impressions of the situation on the evening of yesterday’s August, 23 (all pics taken by myself; feel free to share):

As already mentioned, a comparison with past data should be carried out with caution. Taking data starting from 1965 (data can be downloaded here) and comparing to current data (which can be found here) leads to the conclusion, that yesterday’s mean flow of 73.8 m³/s (mean water level: 43 cm) is the lowest daily mean flow since at least 50 years:

Daily mean flow of Elbe at Dresden from January 01, 1965 to August 23, 2018 (data can be found here and here; note the logarithmic scale of the ordinate axis).

Ripping up the data a bit and comparing it to empirically drawn flow percentiles gives the following image:

Flow climatology for Dresden / Elbe drawn from daily mean flow values from January 01, 1965 to December 31, 2017 and compared to current mean hourly flow values of the years 2017 and 2018 (solid lines). The R-Script used for data analysis and dataviz is courtesy of WSL and can be downloaded here.

The big question is, if the current drought will still last for a while, or not… Seasonal forecasts indicate near-normal conditions for the next months. If they are right, the upcoming rainfall would not fully compensate the current rainfall deficit until the end of the year, though.

ECMW seasonal forecast (Sept-Oct-Nov) of mean precipitation anomaly (source).

Up to now, the present drought seems to be a major event with more severe characteristics than the droughts of 2003 and 2015, at least for parts of Europe. However, this claim needs to be verified by further analyses, which will be carried out by the hydrology community in the future, for sure! In the meantime, feel free to follow the #EuroDrought18 hash tag on Twitter to stay up to date on the topic…

Last not least, here is some visual comparision of the 2015 with the 2018 situation:

Augustus Bridge over River Elbe in Dresden with indicated extreme water levels for selected flood and low flow events (as of August 23, 2018).

#EuroDrought18

Colleague Massimiliano Zappa of WSL proposed via his Twitter channel to connect the scientific community via the hashtag #EuroDrought18 (at least the ones, who are on Twitter):

The proposal faced very broad agreement. The further development of the current drought situation will be interesting since seasonal precipitation forecasts show no fundamental relief of the situation (except parts of Southern Europe):

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Seasonal precipitation anomaly forecast of DWD/MPI/UHH for August to October 2018; (c) DWD, MPI-M and UHH; Source: https://www.dwd.de/DE/leistungen/jahreszeitenvorhersage

Other seasonal forecasting systems point out the same direction; so, there is some evidence that there will be further coverage of #EuroDrought18

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Seasonal precipitation anomaly forecast of ECMWF for August to October 2018; (c) ECMWF; Source: https://www.ecmwf.int/en/forecasts/charts/catalogue/

By now, there has been a lot of interesting coverage going on with Twitter. So please feel free and follow and contribute to #EuroDrought18!

Automatic verification set up for HWFWS

Our intern Ivan Vorobevskii did a great job in crunching Early Warning System output and putting it together with regionally observed flood/warning levels. Typical scores like POD, FAR, AUC are also calculated. The plot below gives an idea on the verification problem, which is kind of fuzzy, rather than really being crisp/dichotomous. We have to put some more effort in the specific verification approach (preferably, thinking the problem a bit from the perspective of warning product users, which typically do some sort of fuzzy decision making, too!)

Forecasts_vs_daily_obs
Some output of the early warning system (forecast mode) vs. daily reference data (specifically for the warning region “Weisse Elster/Bergland”). Mind the increase in production frequency from 8/d to 24/d on June 5, 2018.

Besides the forecasts, the Early Warning System operationally also runs in hindcast mode (driven only with QPE data), delivering some possibility to separate input parameter (i.e., QPF data) uncertainty from model uncertainty, by using hindcast data for verification.

#TdH18 – Resumee Tag 2

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Gewinner Postpreis: Poster von Seibert et al. zu CrowdWater auf dem Tag der Hydrologie 2018

Hier (einigermaßen mit heißer Nadel gestrickt) meine Gedanken zum zweiten Tag es diesjährigen TdHs (natürlich wieder nur subjektiv und ein Ausriss der Gesamtveranstaltung):

  • Das Poster auf Tagungen ist gemeinhin (zumindest in meiner Wahrnehmung) unterschätzt… Viele Gute Poster hier (Inhalt und Gestaltung)! Hoffentlich werden auch die Poster im Nachgang digital bereitgestellt?!
  • Der zweite Tag ist ebenso gut besucht, wie der erste Tag; auch die beiden angebotenen Exkursionen sind meines Wissens ausgebucht.
  • Plattformen/Module/Bausteine/Methoden für ein besseres Hochwasserrisikomanagement (HWRM) sind ein wichtiges Thema. Auch interessant ist die Frage, wo im HWRM sich es überhaupt lohnt, etwas “zu investieren” (siehe Vortrag Prof. Evers). Hier scheint es aber so zu sein, dass man zwar verstanden hat, dass das nur unter Einbeziehung der Nutzer geht, ebendieser Punkt aber erst nach und nach “gelebt” wird.
  • Vieles läuft noch “nebeneinander her” – insofern ist das Motto des diesjährigen TdHs (Messen – Modellieren – Managen) aus meiner Sicht goldrichtig. Eine weitere Vernetzung/Verzahnung von Bausteinen ist immanent wichtig; hierfür sind vor allem stets Standard-Schnittstellen wichtig (typisierte Datenformate, Webservice-Schnittstellen, etc.); eventuell stehen dahingehend hier die hydrologischen Wissenschaften und anverwandten Bereiche (wie Geoinformatik, IT, etc.) noch ziemlich am Anfang.