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Vermehrte Extremwetterereignisse mit Hochwasser haben für das Gesundheitswesen verdeckte Risiken zur Folge, die bislang noch kaum im Fokus von Resilienzplanungen waren: Beschränkungen in der Zugänglichkeit von Krankenhäusern und der Versorgung mit medizinischen Produkten durch überflutungsbedingte Beeinträchtigungen im Verkehr. Das haben deutschlandweite Modellierungen vom GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung und Partnern aufgedeckt, die damit eine bedeutende Lücke in der Hochwasservorsorge schließen. Insbesondere ermittelten sie Einflüsse auf Krankenhäuser, die nicht direkt von Überflutung betroffen sind. Die Studie ist in Nature Communications Earth and Environment erschienen.
Zusammenfassung
Aufgrund des Klimawandels sind auch in Deutschland künftig vermehrt Extremwetterereignisse wie Hochwasser zu erwarten. Dies hat für das Gesundheitswesen verdeckte Risiken zur Folge, die bislang noch kaum im Fokus von Resilienzplanungen waren: Beschränkungen in der Zugänglichkeit von Krankenhäusern und der Versorgung mit medizinischen Produkten durch überflutungsbedingte Beeinträchtigungen im Verkehr. Das haben deutschlandweite Modellierungen von einem Team um Dr. Seth Bryant vom GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung aufgedeckt, die damit eine bedeutende Lücke in der Hochwasservorsorge schließen. Sie nutzten das regionale Hochwassermodell des GFZ und erweiterten es mit Algorithmen, die Hochwasserausbreitung auf der Ebene von Verkehrswegen berücksichtigen und realistische Umleitungen und Fahrzeitverzögerungen simulieren können. So lassen sich auch Einflüsse auf Krankenhäuser ermitteln, die nicht direkt von Überflutung betroffen sind. Die Studie ist im Fachmagazin Nature Communications Earth and Environment erschienen.
Hintergrund: Verdeckte Risiken für das Gesundheitssystem durch Überschwemmungen
Häufigkeit und Intensität extremer Wetterereignisse nehmen aufgrund des fortschreitenden Klimawandels zu. Das bringt auch spezifische Belastungen für das Gesundheitssystem mit sich – mit weitreichenden menschlichen, wirtschaftlichen und politischen Folgen. So können beispielsweise Krankenhäuser in ihrer Funktion direkt durch Überflutung betroffen oder durch zusätzliche Kranke oder Verletzte überlastet sein. Das kann zu erhöhter Morbidität und Mortalität führen und beispielsweise die Ausbreitung von Infektionskrankheiten oder die Verschlechterung chronischer Erkrankungen begünstigen.
Es gibt aber auch indirekte Effekte, denen bislang kaum Aufmerksamkeit geschenkt wurde – durch Beeinträchtigungen des Verkehrsnetzes, das für den schnellen Transport von Patient:innen und medizinischen Ressourcen von entscheidender Bedeutung ist. Um die Gesundheitsinfrastruktur für solche Krisen widerstandsfähig zu machen, braucht es eine effektive Katastrophenplanung, -koordination und -schulung, basierend auf möglichst genauen und zuverlässigen Informationen.
Neuer Simulations-Ansatz: Zusammenhang zwischen Verkehrsbeeinträchtigung und Gesundheitsinfrastruktur
Existierende Bewertungen von Hochwassersituationen zeigen zwar, wohin das Wasser fließt, aber nicht, wie sich dadurch der Zugang zu medizinischer Versorgung verändert. Diese Lücke schließt die Studie von Forschenden um Dr.-Ing. Seth Bryant, Post-Doc-Wissenschaftler in der GFZ-Sektion 4.4 „Hydologie“, und Jonas Wassmer, Doktorand am Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK). Beide gehörten der bis Ende 2024 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG geförderten Graduiertenschule NatRiskChange an und wurden von Prof. Dr. Bruno Merz betreut, Professor an der Universität Potsdam, damals Leiter der Sektion Hydrologie und Mitautor der Studie.
Das Team verband zwei sich ergänzende Modellierungsansätze miteinander: Zunächst stützten sie sich auf zuvor veröffentlichte Simulationen aus dem Regionalen Hochwassermodell Deutschlands (RFM), einem System, das über mehr als ein Jahrzehnt hinweg am GFZ entwickelt und verfeinert wurde. Um die Auswirkungen auf die Verkehrsinfrastruktur besser darzustellen, wurde die Hochwasserausbreitung mithilfe eines rechnerisch effizienten Algorithmus herunterskaliert, so dass eine räumliche Detailgenauigkeit von etwa fünf Metern erzielt werden konnte. Das ermöglichte eine Darstellung der Hochwasserausbreitung auf Straßenebene.
Zweitens implementierten die Forschenden ein sogenanntes schwerkraftbasiertes Verkehrsmodell unter Verwendung von Open-Source-Transport- und Bevölkerungsdaten. In diesem Rahmen üben Bevölkerungszentren – ähnlich wie eine schwerere Masse – eine stärkere „Anziehungskraft“ auf Verkehrsströme aus.
Neu an diesem Ansatz ist es, das skalierbare Verkehrsflussmodell und die Modellierung hochwasserbedingter Straßenausfälle zusammenzuführen, um landesweit die Effekte von Umleitungen und Staus zu simulieren, die mit einfacheren Routing-Methoden nicht erfasst werden können.
Ergebnisse: Die Vulnerabilität von Kliniken ist ein deutschlandweites Problem mit 75 identifizierten Fällen für hohes Risiko
Mit ihrem gekoppelten Ansatz zeigen die Forschenden bislang nicht berücksichtige Risiken auf, die von Hochwasserereignissen in Deutschland für Krankenhäuser ausgehen: Kliniken sind durch Staus oder – zum Teil auch monatelange – Straßensperrungen nicht erreichbar, dadurch fallen Transportwege für Patient:innen und Medizinprodukte weg bzw. verändern und verlängern sich, die Patientenlast verschiebt sich auf umliegende Kliniken, die dafür nicht ausgelegt sind.
Die Studie, die Deutschland in sieben Einzugsgebiete größerer Flüsse eingeteilt hat, zeigt: Derartige Auswirkungen sind für Krankenhäuser deutschlandweit eine Herausforderung.
Insbesondere identifizierte die Studie 75 Krankenhäuser in Deutschland, bei denen das Risiko besteht, dass die Patientenzahlen die regulären Kapazitäten überschreiten. Ursache hierfür ist ein Anstieg der Nachfrage um mehr als 30 Prozent, der ausschließlich auf hochwasserbedingte Verkehrsbeeinträchtigungen zurückzuführen ist. Alarmierend ist, dass ein Drittel dieser 75 Krankenhäuser mehr als zehn Kilometer von potenziellen Überschwemmungsgebieten entfernt liegt, sodass das Bewusstsein für diese Art von Gefahr möglicherweise gering ist.
Obwohl diese 75 Krankenhäuser nur einen relativ geringen Anteil der 2.475 Einrichtungen in Deutschland ausmachen, können das Ausmaß und die Schwere der potenziellen Störungen zu einem Anstieg der Morbidität und Mortalität führen. Das unterstreicht die Dringlichkeit, solchen versteckten Risiken mit Präventivmaßnahmen zu begegnen.
Besonders alarmierend ist den Forschenden zufolge die Situation für 29 Krankenhäuser, in denen die Nachfrage um mehr als 50 Prozent steigen kann, und für 9 Kliniken mit einem möglichen Anstieg um 85 bis 400 Prozent.
Zum besseren Verständnis der Gefährdungssituation hat die Studie die letztgenannten neun besonders extremen Szenarien einer detaillierteren Betrachtung unterzogen. Sie liegen in den Einzugsgebieten von Weser (3), unterem Rhein (5) und Donau (1).
Die Gesamtanalyse zeigt auch, dass grenznahe Infrastrukturen in europäischen Nachbarländern im Katastrophenfall ebenfalls unter Druck stehen. Das unterstreicht die Notwendigkeit eines grenzüberschreitendem Katastrophenmanagements: Nur mit koordinierten Bemühungen und gemeinsamer Nutzung von Ressourcen zwischen Nachbarländern lässt sich der gestiegene Bedarf an Gesundheitsdienstleistungen nach solchen einschneidenden Ereignissen effektiv bewältigen.
Resümee
„Im Gegensatz zu früheren Studien können wir mit unserem Ansatz diese versteckten Schwachstellen genau lokalisieren und aufzeigen, wie sie sich weit über das Hochwassergebiet hinaus auswirken. Wir identifizieren Krankenhäuser, die selbst selten überflutet werden, aber dennoch einer großen Belastung ausgesetzt sein könnten, weil Patienten aufgrund von Verkehrsbeeinträchtigungen in der Umgebung umgeleitet werden. Unsere Ergebnisse und interaktiven Karten liefern Planern klare, praktische Informationen, um wichtige Verkehrsverbindungen zu stärken, Umleitungen im Voraus zu planen und den Zugang zur Gesundheitsversorgung in Vorsorge- und Frühwarnsysteme einzubeziehen“, resümiert Seth Bryant, einer der beiden Hauptautoren.
Die Identifizierung versteckter Risiken – Einrichtungen, die trotz ihrer Entfernung vom Hochwasser anfällig für indirekte Störungen sind – unterstreicht die Notwendigkeit einer umfassenden, systemweiten Resilienzplanung.
Damit Entscheidungsträger die Ergebnisse besser einbeziehen und ihre Szenarioplanung darauf abstimmen können, stellen die Forschenden interaktive Karten bereit, die ohne kostspielige lokale Modellierungen auskommen.
Ausblick
Eine große Stärke des hier vorgestellten Simulations-Rahmens ist den Autor:innen zufolge seine Anpassungsfähigkeit auch auf andere Kontexte und Szenarien wie andere geografische Regionen oder andere Infrastrukturnetzwerke.
Als Nächstes plant das Team, das Rahmenwerk auf ein EU-weites Modell auszuweiten und den Downscaling-Algorithmus mit maschinellem Lernen zu verbessern.
Dr. Seth Bryant
Gast in Sektion 4.4 Hydrologie
GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung
Tel.: 0331 6264 28760
Email: seth.bryant@gfz.de
Prof. Dr. Bruno Merz
Sektion 4.4 Hydrologie
GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung
Tel.: 0331 6264 1500
Email: bruno.merz@gfz.de
Wassmer, J., Bryant, S., Schimansky, P., Keegan, L. T., Pregnolato, M., Kurths, J., Marwan, N., & Merz, B. (2025). Unveiling hidden risks in healthcare from flood-induced transportation disruption in Germany. Communications Earth & Environment, 6(1), 1–11. https://doi.org/10.1038/s43247-025-02645-y
https://doi.org/10.5281/zenodo.14002296 Interaktive Karten für professionelle Planer
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars, all interested persons
Construction / architecture, Economics / business administration, Geosciences, Nutrition / healthcare / nursing, Traffic / transport
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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