Schon in alten Hochkulturen sind Pegel zur Wasserstandsmessung eingerichtet und die dort durchgeführten Beobachtungen dokumentiert worden. Wasser war eine entscheidende Grundlage für Entstehen und Überleben von Volksgemeinschaften und Kulturen. Dabei war (und ist) Wasser gleichzeitig Lebensquell und Bedrohung. Es bestand eine fortwährende Notwendigkeit zum effizienten Umgang mit der Ressource Wasser. Insbesondere galt es, mit Extremsituationen umzugehen, d. h. in Trockenzeiten den Wassermangel und während Hochwasser den Wasserüberfluss zu beherrschen, um vor allem Siedlungen abzusichern und das Gedeihen der Landwirtschaft und damit den Bestand der Nahrungsmittelversorgung nachhaltig zu garantieren. In diesem Kontext stehen teils jahrtausendealte Pegelaufzeichnungen, wie sie z. B. vom Nil aus der Zeit um 2800 v.Chr. nicht nur nachgewiesen sind, sondern heute sogar noch vorliegen. In Deutschland sind Pegeleinrichtungen seit dem 17. Jahrhundert belegt. Das heutige deutsche Pegelnetz (vgl. hierzu die generalisierte Übersichtskarte aus dem Hydrologischen Atlas von Deutschland/HAD) wird größtenteils von Bundes- und Landesbehörden, in kleinerem Umfang auch von sonstigen Institutionen betrieben. Es umfasst rund 4.350 hydrologische Messstellen. Die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) allein unterhält rund 1.450 Pegel sowohl mit gewässerkundlicher als auch beweissichernder und mit rein verkehrlicher Zweckbestimmung. Zum Aufgabengebiet "Pegelwesen und Gewässerkundliche Statistik" in der BfG gehören die Mitwirkung an der gewässerkundlichen WSV-Datenbank ("WISKI7“ bzw. "Pegel-Archiv"), die Erstellung der Beiträge zum "Deutschen Gewässerkundlichen Jahrbuch“ (DGJ) für die von der WSV betriebenen Pegel sowie hydrologische Analysen und Berichte im Bereich der sogenannten "Gewässerkundlichen Statistik“, hier insbesondere auch für hydrologische Extremereignisse.
Gewässerkundliche Statistik
Der Aufgabenschwerpunkt „Gewässerkundliche Statistik“ befasst sich mit der Datenaufbereitung und -analyse. In der Datenbank werden plausibilisierte Messdaten der Wasserstände (W) und Abflüsse (Q) einer großen Anzahl von Pegeln an oberirdischen Gewässern in Deutschland zusammengeführt und gespeichert. Diese bilden die Grundlagen für umfangreiche Statistiken. Solche statistischen Auswertungen in Bezug auf Fragen zur Wassermenge, zuvorderst an Bundeswasserstraßen, sind für die WSV essenziell. Dies gilt sowohl für allgemeine gewässerkundliche Statistiken als auch für Sonderauswertungen zu speziellen Fragen, z. B. der Berechnung von Eintrittswahrscheinlichkeiten für Hoch- und Niedrigwasserereignisse oder der Untersuchung der Stabilität der Abflussverhältnisse von Fließgewässern (Analysen der Abflussregime). Darüber hinaus nutzen im In- und Ausland zahlreiche weitere Fachbehörden, wissenschaftliche Einrichtungen und die Öffentlichkeit die hier erarbeiteten Ergebnisse.
Ein wesentlicher, auch für die breite Öffentlichkeit wichtiger Arbeitsschwerpunkt in der gewässerkundlichen Statistik ist die Beschreibung und Bewertung außergewöhnlicher Abflusssituationen. Näheres hierzu steht unten im Abschnitt "Hydrologische Extremereignisse“. Die verifizierten Daten und wichtige daraus abgeleitete statistische Kennwerte finden sich im Deutschen Gewässerkundlichen Jahrbuch "DGJ“ wieder. Der interessierten Öffentlichkeit, dem Fachpublikum und Auftraggebern werden sie außerdem über Berichte, Schriftenreihen, Fachzeitschriften und Monographien zugänglich gemacht; dies geschieht in der Regel auch über die Website der BfG und weitere Portale im Internet.
Deutsches Gewässerkundliches Jahrbuch (DGJ)
Viele gewässerkundliche Aufgabenstellungen, sei es die Bemessung eines Bauwerks oder die Untersuchung von Hochwasserereignissen der Vergangenheit, lassen sich nur mit Hilfe verlässlicher hydrologischer Daten lösen. Basis dafür sind historische Pegeldaten. Sie sind unverzichtbar für die hydrologische Charakterisierung unserer Flüsse und dienen sowohl als Grundlage für die Beurteilung von Veränderungen in der Vergangenheit als auch als Referenz bei der Prognose zukünftiger Entwicklungen im Abflussgeschehen. Das DGJ enthält tägliche Wasserstands- und Abflussdaten ausgewählter Messstellen an oberirdischen Gewässern sowie deren statistische Kennwerte (Hauptwerte, Dauertabellen) sowie Extremwerte (Hochwasser- und Niedrigwasserbereich). Daneben wurden in der Vergangenheit auch Wassertemperatur- und Schwebstoffdaten veröffentlicht. Die Veröffentlichung erfolgt hauptsächlich in Tabellenform, für einzelne Stationen auch in grafischer Aufbereitung. Im DGJ sind die Daten von 1.100 Pegeln enthalten, davon liefert die WSV die Daten von 190 Pegeln. Die BfG erzeugt aus diesen bereitgestellten Daten die DGJ-Beiträge der WSV. Die Länder liefern die Beiträge zu ihren DGJ-Pegelstationen.
Die Veröffentlichung von Pegeldaten hat in Deutschland eine lange und wechselhafte Historie. Das erste Regionaljahrbuch erschien, bezogen auf das Berichtsjahr 1851, für Hessen. Weitere Regionaljahrbücher folgten für Baden (1883), Württemberg (1884) und Bayern (1899). Für die Jahre 1901 bis 1936 hat die Preußische Landesanstalt für Gewässerkunde und Hauptnivellements "Jahrbücher der Gewässerkunde Norddeutschlands" herausgegeben. Die Daten der Jahre 1937 bis 1940 sind im "Jahrbuch der Gewässerkunde des Deutschen Reiches" (einschließlich Österreich) publiziert. Eingeteilt war dieses Werk damals in sieben "Stromgebiete" und einen "Allgemeinen Teil". Ab dem Jahr 1941 bis 1955 finden sich die quantitativen Daten der deutschen Gewässer in 11 Teilbänden sowie einem regionalen Ergänzungsheft unter der Bezeichnung "Deutsches Gewässerkundliches Jahrbuch". Daten von Pegeln im Gebiet der DDR waren in einem gesonderten Band zusammengefasst. Die Berichtszeiträume 1956 bis 1958 finden sich demgegenüber noch in leicht geänderter Einteilung. 1959 ging die DDR jedoch eigene Wege - das hatte zur Folge, dass nunmehr zwei deutsche Jahrbücher erschienen, nämlich das Gewässerkundliches Jahrbuch der DDR (als Regionaljahrbuch) und das DGJ mit einem Allgemeinen Teil, sechs Stromgebiets-Teilbänden und regionalen Ergänzungsheften. 1967 bis 1989 erschien das DGJ in sieben Stromgebiets-Teilbänden. Seit der deutschen Wiedervereinigung produzieren jedes Land und der Bund die DGJ-Seiten für die Daten ihrer Zuständigkeitsbereiche selbst und liefern sie dem jeweiligen Herausgeber druckfertig zu. Die Veröffentlichung erfolgte in zehn Teilbänden entsprechend einer Einteilung in Küsten- und Stromgebiete. Über ein Internetportal (s. Link rechts) ist inzwischen sowohl der Zugriff auf die in den letzten Jahrzehnten veröffentlichen historischen Jahrbücher als auch auf aktuelle DGJ-Seiten möglich. Die Form der gedruckten Jahrbücher endet mit der Einführung der neuen Richtlinie: DGJ im Internet.
Gewässerkundliche Datenbank "WISKI7"
WISKI7 ist die gewässerkundliche Datenbank der WSV und der BfG mit Rohdaten und daraus abgeleiteten und geprüften hydrologischen Daten. In der WISKI7-DB sind hauptsächlich lange Wasserstands- und Abflussdatenreihen gespeichert. Die längsten Zeitreihen mit Tageswerten beginnen bereits im Jahr 1727, während 15-Minutenwerte ab den 1980er Jahren vorliegen. Für den Küstenbereich sind 1-Minuten-Wasserstandsdaten und Tidescheitelwerte ebenfalls über mehrere Jahrzehnte vorhanden. Neben den hydrologischen Daten der Bundespegel sind auch Abflussdaten von 250 Länderpegeln gemäß Bund-Ländervereinbarung abgelegt. Die WISKI7-DB dient der Datenbereitstellung für
- die BfG zur Erfüllung verschiedener Fachaufgaben, insbesondere zur Erstellung des DGJ
- die WSV
- Dritte, z.B.: Universitäten, öffentliche Verwaltungen, Ingenieurbüros, Versicherungen
Hydrologische Extremereignisse
Grundsätzlich sind hydrologische Extremereignisse ein natürliches Phänomen der klimatischen Variabilität. Zur Katastrophe (Flutkatastrophe bzw. Dürre) werden sie, wenn damit Personen- und/oder erhebliche wirtschaftliche Schäden verbunden sind. Die Flutkatastrophen an den großen Flüssen (z. B.: Elbe-Hochwasser 2002 und 2013, Rhein-Hochwasser 1993 und 1995) oder an der Nordsee (z. B.: Sturmflut 1962) oder Ostsee einerseits und Dürre- und Niedrigwasserjahre wie 2003, 2015 und 2018 andererseits sind als Einzelereignisse häufig noch in der Erinnerung der Bevölkerung.
Das Referat M1 fertigt bei Extremsituationen nicht nur regelmäßige bundesweite Lageberichte für die Bundeswasserstraßen mit Einordnung der aktuellen Verhältnisse an. Darüber hinaus erarbeitet das Referat M1 in Zusammenarbeit mit dem Referat M2 "Wasserhaushalt, Vorhersagen und Prognosen" und anderen Stellen in der BfG wissenschaftlich fundierte Analysen zu Ursachen, Prozessgefüge und Auftrittswahrscheinlichkeit dieser hydrologischen Extremereignisse einschließlich ihrer Einordnung und bewerten mögliche Folgen.
