Vor kurzem haben wir mit einer Berechnung die enorme physikalische Kraft von Starkregen am Beispiel der Extremniederschläge am 14. Juli 2021 aufzeigen können. In einem weiteren Schritt wollen wir nun darstellen, welche Energie von stauendem Wasser ausgehen kann.

Unter anderem im Ahrtal war gestautes Wasser für teils erhebliche Flutwellen verantwortlich. Die Wassermassen wurden vor allem an den zahlreichen Brücken durch Treibgut wie Bäume und Autos aufgestaut. Als die Brücken unter der Last kollabierten, riss das Stauwasser alles mit sich, was sich ihm in den Weg stellte.

Grundlage zur Berechunung ist die Formel Ekin = 1/2 mv²

Ekin bezeichnet die kinetische Energie; also der Energie, die ein Objekt - in unserem Falle Wasser - aufgrund seiner Bewegung enthält; m steht für die Masse - in unserem Fall dem Abfluss - und v für die Geschwindigkeit.

Die Ahr wies am Unglückstag stellenweise einen Spitzenabfluss von 500 m³ pro Sekunde auf, die Fließgeschwindigkeit haben wir für unsere Berechnung unter der höchstmöglichen (9,81 m/s oder 35,32 km/h, entspricht der Gravitationsbeschleunigung) mit realistischen 8,3 m/s bzw. 30 km/h angesetzt.

Würde unter diesen Voraussetzungen eine Unterbrechung in Form einer kompletten Anstauung erfolgen, ergäbe sich pro Sekunde eine kinetische Energie von gut 17.360 Kilojoule oder 17,36 Megajoule. Umgerechnet auf die Sprengkraft von Explosionsstoffen (TNT-Äquivalent) entspräche dieser Wert 4,15 Kilogramm TNT pro Sekunde, bei einer einmütigen Anstauung 249 und bei einer einstündigen 14.940 Kilogramm TNT.

Zur besseren Einordnung: Bereits ein einzelnes Kilogramm TNT verwüstet mit einer Druckdifferenz über 280 mbar einen Umkreis von etwa fünf Metern. Bereits bei 140 mbar stürzen Dächer ein, bei 170 platzt das Trommelfell und ab 200 mbar entstehen schwere Schäden an Stahlkonstuktionen wie Hochhäuser oder Brücken. Ab 500 mbar gibt es keine Überlebenschance.