Mobiliar Lab for Natural Risks

Modul 3 – Hagelrisiko und Schutz vor Hagel

Hagelkörner können mit Geschwindigkeiten von über 100 km/h am Boden auftreffen. In der Schweiz verursachen Hagelstürme allein an Gebäuden jedes Jahr Schäden von mehreren Millionen Schweizer Franken. Von allen Naturgefahren führen nur noch Hochwasser in der Schweiz zu so hohen Schadensummen (vgl. Abb. 1).
Abb. 1: Relativer Anteil der Elementarschadenkategorien bezüglich Schadensumme über alle KGV 2002-2021. Daten: VKG , 2022, Darstellung Tamara Baumann

Warum besteht in der Schweiz ein hohes Hagelrisiko mit grossen Schadensummen und mit welchen Massnahmen könnten diese vermindert werden?

Stellen Sie Gründe für das hohe Hagelrisiko in der Schweiz zusammen und schlagen Sie Massnahmen vor, um Hagelschäden zu vermindern. Beachten Sie dabei, dass das Risiko bei Naturgefahren sich aus Gefahrenpotenzial, Schadenpotenzial und Verletzlichkeit zusammensetzt.
Abb. 2: Hagel verursacht unter anderem Schäden an Gebäuden, Fahrzeugen und in der Landwirtschaft. (Dachziegel: www.sturmarchiv.ch ©Whatsapp, Fassade: www.vkg.ch, Storen: www.vkg.ch, Fahrzeug: ©Die Mobiliar, Äpfel: ©Schweizer Hagel, Maisfeld: Rouven Sturny)

Lösungsvorschlag

Lösungsvorschlag

  • Das Hagelrisiko in der Schweiz ist einerseits hoch, da die Gefahr (Hagelschlag) relativ häufig auftritt. Je nach Region muss jedes Jahr mit mehreren Hagelereignissen gerechnet werden (siehe Modul 2 – Hagelvorkommen in der Schweiz). Ausschlaggebend für die hohen Schadensummen ist jedoch auch die Wertekonzentration von Schutzgütern, welche in der Schweiz vergleichsweise hoch ist – so gibt es in der Schweiz beispielsweise viele teure Autos.
  • Massnahmen, um das Risiko von Naturgefahren zu reduzieren, wirken sich auf unterschiedliche Komponenten des Risikos aus. Risiko = Gefahrenpotenzial (G) x Schadenpotenzial (S) x Verletzlichkeit (V). Die meisten Massnahmen reduzieren entweder das Schadenpotenzial (gefährdete Personen oder Objekte aus Gefahrenzone bringen) oder die Verletzlichkeit (Verwenden von hagelfesten Produkten).
  • Weiterführende Informationen siehe unten
  • Ein Rechenbeispiel findet sich in der «Weiterführenden Aufgabenstellung 1 »

 

Tabelle 1: Massnahmen zur Hagelprävention. Legende: G = Gefahrenpotenzial, S = Schadenpotenzial, V = Verletzlichkeit
 Hagelschäden  Massnahmen
Allgemein
  • Wetterprognosen verfolgen (S)
  • Wetterwarnungen aktivieren (S), z. B. via MeteoSchweiz-App
  • Normierung, z. B. Vorschriften zu Gebäudebauteilen (V)
Personen im Freien  Schutz in einem Gebäude oder einem Unterstand suchen (S)
Fahrzeuge: Dellen in Karosserie, kaputte Scheiben
  • Fahrzeuge in der Garage oder in einem Unterstand parkieren (S)
  • Hagelschutzdecken (V)
Gebäude: Schäden an Storen, Dacheindeckung, Fassade, Lichtkuppeln etc.  Sofortmassnahmen im Ereignisfall (Intervention):
  • Storen, Markisen und Rollläden hochziehen (S)
  • Türen, Tore und andere Gebäudeöffnungen schliessen (S)
 Langfristige Massnahmen (Prävention):
  • «Hagelschutz einfach automatisch» Warnsignal für automatische Storen-Steuerung (S)
  • Bei Neubauten und Sanierungen an Dach, Fassade und Aufbauten (z. B. Solaranlagen) hagelfeste Materialien verwenden (V)
    Hagelgeprüfte Produkte gibt es für alle Elemente der Gebäudehülle, z. B.
    • Dacheindeckungen
    • Aussenisolation, Verputz
    • Lichtkuppeln
    • PV-Module und thermische Solarkollektoren
    • Bauteile aus Kunststoff wie Dichtungsbahnen 
  • Vorgelagerte Schutzvorrichtungen verwenden wie Schutzgitter oder Schutznetze, z. B. für ältere Lichtkuppeln aus Kunststoff (V)
Gebäude: Indirekte (Wasser-) Schäden durch Hageleinfall, verstopfte Ablaufwege des Wassers  Sofortmassnahmen im Ereignisfall (Intervention):
  • Bei dichtem Hagelfall Wasserabflusswege beim Kellereingang, auf Balkonen und Terrassen beobachten und gegebenenfalls mit Hagelkörnern überdeckte Schächte und Abflussrinnen freischaufeln (V)
 Langfristige Massnahmen (Prävention):
  • Abfluss des Wassers über Dachrinne und Notüberläufe sicherstellen, verstopfte Abläufe von Schlamm und Laub befreien, periodisch Leitungen spülen lassen (V)
  • Abdecken beschädigter Gebäudehüllen zum Schutz vor weiteren Schäden durch Wind und Wasser, s. dazu auch Anschauungsbeispiele aus Wolhusen (V)
Garten: Beschädigte lose Gegenstände und Gartenmöbel, Pflanzen und Bäume
  • Lose Gegenstände sichern (gegen Wegfliegen durch Wind) (V)
  • Gartenmöbel mit Schutzfolie abdecken (V)
  • Topfpflanzen in hagelsicherem Unterstand unterbringen (S)
  • Storen, Markisen und Rollläden hochziehen (S)
  • Schwimmbadabdeckungen einziehen (oft aus Kunststoff), sofern die Personensicherheit (Kleinkinder!) gewährleistet ist (S).
Landwirtschaft: Schäden an Kulturen und Ernteausfall, beschädigte Schutzeinrichtungen (Plastiktunnel, Bogenhallen, Witterungsschutzanlagen etc.)
  • Hagelschutznetze (V)
  • Verwendung von hagelgeprüften Materialien für Leichtbauten (Regendächer, Wandertunnel etc.) (V)
  • Regelmässige Kontrolle und Wartung von Materialien und Leichtbauten (V)
  • Mobile Objekte bei Hagelwarnung sicher lagern (S)
  • Hagelabwehr mit Hagelraketen und -flieger (G)*

 

* Ob Hagel durch Silberiodid-Impfung in der Wolke reduziert werden kann, ist eine umstrittene Frage. In der Schweiz gab es in den 1950er bis 1980er Jahren mehrere Grossversuche, um diese Frage zu beantworten. Bisher konnte jedoch kein Hagel-reduzierender Effekt der Impfung belegt werden.


Hilfreiche Quellen:

Hintergründe zum Lösungsvorschlag

Hagelrisiko

Abb. 3: Risikoverständnis von Naturgefahren: Risiko als Zusammenspiel von Gefahrenpotenzial (Hagelgefährdung), Schadenpotenzial (Wertekonzentration, hier die Bevölkerungsdichte repräsentativ für die Dichte der gefährdeten Personen und Güter), Verletzlichkeit (verwendetes Baumaterial, Schutzvorrichtungen, etc.). Quellen: swisstopo und www.schutz-vor-naturgefahren.ch. Darstellung: Tamara Baumann

 

Gefahrenpotenzial

Das Gefahrenpotenzial drückt die Gefahr aus, welche von einem Naturereignis ausgeht. Dies bedeutet, wie intensiv das Ereignis auf ein Objekt einwirkt (z. B. in der Form von kinetischer Energie) und mit welchen Häufigkeiten und Wahrscheinlichkeiten mit dieser Gefahr zu rechnen ist. Für Hagel ist das Gefahrenpotenzial stark von der Korngrösse abhängig. Je grösser und schwerer ein Hagelkorn ist, umso schneller und mit höherer Energie prallt dieses auf den Boden (vgl. Tabelle 2). Weil dieser Zusammenhang nicht linear ist, nimmt der mögliche Schaden mit zunehmender Korngrösse stark zu (vgl. Video 2). Allerdings treten grosse Hagelkörner weniger häufig auf als kleine.

Im Rahmen des Projekts «Hagelklimatologie Schweiz» wurden 2021 neue Hagelgefährdungskarten erstellt, welche die Wahrscheinlichkeiten und zu erwartenden Korngrössen über die Schweiz darstellen (siehe auch Modul 2).

Tabelle 2: Masse, Endgeschwindigkeit und Aufprallenergie im Verhältnis zur Hagelkorngrösse. Siehe auch interaktive Formeln. Der nicht-lineare Zusammenhang zeigt sich exemplarisch: Die Grösse von 1.5 cm auf 3 cm nimmt um Faktor 2 zu, während die kinetische Energie rund um Faktor 10 zunimmt. Quelle: www.schutz-vor-naturgefahren.ch

Korngrösse (cm)

Masse (kg)

Endgeschwindigkeit v(m/s)

Endgeschwindigkeit (km/h)

Kinetische Energie (J)

1

0.0005

13.8

49.7

0.04

1.5

0.0015

16.9

60.8

0.22

2

0.0036

19.5

70.2

0.69

2.5

0.0071

21.8

78.5

1.69

3

0.0123

23.9

86

3.5

4

0.0292

27.5

99

11.1

5

0.0569

30.8

110.9

27

6

0.0984

33.7

121.3

56

7

0.1562

36.4

131

103.7

8

0.2332

39

140.4

176.9

 

Video 2: Hagelbeschuss auf Ziegel mit 2 unterschiedlichen Korngrössen (0:31 Minuten). Quelle: www.schutz-vor-naturgefahren.ch

 

Schadenpotenzial

Das Schadenpotenzial beschreibt die von der Naturgefahr gefährdeten Schutzgüter. Dies sind einerseits Personen und Tiere, welche sich in der Gefahrenzone aufhalten und andererseits Sachgüter wie Fahrzeuge, Gebäude, Hausrat oder landwirtschaftliche Kulturen. Wenn eine stark hagelgefährdete Region nur dünn besiedelt ist, so ist das Gesamtrisiko geringer, als wenn sie dicht besiedelt ist. Das Schadenpotenzial kann einfach minimiert werden, indem mobile Schutzgüter hagelfest untergebracht werden. Beispielsweise indem man ein Fahrzeug standardmässig in einer Einstellhalle anstelle auf einem Aussenparkplatz parkiert oder ein automatisches Hagelwarnsignal für Storen nutzt.

Das Schadenpotenzial kann nebst direkten Hagelschäden auch durch potenzielle indirekte Folgeschäden erhöht werden. Beispielsweise kann bei einem Hagelschaden am Dach anschliessend Niederschlag in ein Gebäude eintreten, wodurch es zu Wasserschäden innerhalb der Dachkonstruktion und in den Innenräumen kommen kann. Auch der Wasserabfluss auf Strassen kann durch Hagel stark beeinträchtigt werden und beispielsweise infolge verstopfter Durchlässe und Entwässerungen zu Überschwemmungen führen (vgl. Video 3).

Video 3: Einfluss von Hagel auf den Oberflächenabfluss (0:31 Minuten). Quelle: www.schutz-vor-naturgefahren.ch

 

Verletzlichkeit

Die Verletzlichkeit zeigt auf, wie stark ein Schutzgut durch die Naturgefahr beschädigt werden kann. Sie wird in der Regel mit einem Wert zwischen 0 (keine Schäden) und 1 (Totalschaden) ausgedrückt.

Wie schadenempfindlich ein Schutzgut ist, hängt primär von den verwendeten Materialien und deren Zustand ab. So können beispielsweise neue Kunststoffbauteile Hagelkorngrössen von 3 cm standhalten, während ältere Bauteile von der UV-Strahlung geschwächt und weniger hagelsicher sind (siehe Video 4).

Video 4: Hagelwiderstand von Bauteilen aus Kunststoff (0:34 Minuten). Quelle: www.schutz-vor-naturgefahren.ch

Gebäudeschutz-Expert*innen empfehlen für die gesamte Schweiz bei der Verwendung von Baumaterialen als minimales Schutzziel einen Hagelwiderstand HW3 (kein Schaden bei 3 cm grossen Hagelkörnern). In der Regel sind hagelgeprüfte Bauteile mit HW3 nicht wesentlich teurer als herkömmliche Produkte. In Regionen mit erhöhtem Risiko und für besonders wertvolle oder schwer reparierbare Bauteile ist ein höherer Hagelwiderstand (HW4 oder HW5) anzustreben, sofern am Markt entsprechende Produkte verfügbar sind. Das Hagelregister ist für Eigentümer*innen, Baufachleute und Architekt*innen sowie Ingenieur*innen und Spezialist*innen eine hilfreiche Informationsquelle, um hagelgeprüfte Produkte zu finden.

Weitere Videos zu Materialtests (Quelle: www.schutz-vor-naturgefahren.ch):
Siehe auch:

Weiterführende Aufgabenstellung 1

Lokale Risikobeurteilung und Nutzen-Kosten-Analyse

Bei der Analyse des Risikos am eigenen Standort und der Abschätzung von möglichen Massnahmen sind mehrere Faktoren zu betrachten. Dazu braucht es Informationen zur Hagelgefährdung, um abzuschätzen, wie grosse Hagelkörner in welchen Wiederkehrperioden zu erwarten sind. Zudem werden Kenntnisse über das mögliche Schadenausmass benötigt. Dieses hängt von den betroffenen Schutzgütern sowie von deren Wert und Verletzlichkeit ab.

Abb. 4: Hagelschaden in der Dreifach-Turnhalle Berghof in Wolhusen aufgrund des Hagelereignisses vom 28. Juni 2021. ©Gemeinde Wolhusen.

Wie kann der Nutzen einer Schutzmassnahme gegen Hagel abgeschätzt werden?

Gehen Sie davon aus, dass in Ihrem Schulhaus die freistehende Turnhalle komplett saniert wird. Dabei soll geprüft werden, welche Massnahmen erforderlich und sinnvoll sind, um einen langjährigen Hagelschutz zu garantieren. Dabei soll als Schutzziel das 50-jährliche Ereignis festgelegt werden – gemäss dem nationalen Schutzziel für Neubauten (Norm SIA 261/1). Je nach Region entspricht dies in den meisten Regionen der Schweiz einem minimalen Hagelwiderstand von HW3 oder HW4.

Alternativ können auch Massnahmen bei einem Neubau geprüft und verglichen werden.

In der untenstehenden Excel-Tabelle finden Sie eine Nutzen-Kosten-Analyse als Beispiel für eine mögliche Einschätzung baulicher und technischer Schutzmassnahmen an Gebäuden.

Modul 3_Nutzen-Kosten-Tabelle (EXCEL, 465KB)

Weiterführende Aufgabenstellung 2

Schadenausmass eines Extremereignisses

Am 28. Juni 2021 kam es im Schweizer Mittelland zu einem aussergewöhnlichen Hagelereignis. Das Ereignis war grossflächig und an einigen Orten wurden Hagelkorngrössen bis zu 9 cm beobachtet. Die Schadensummen allein bei der Mobiliar Versicherung beliefen sich auf einen Rekordwert von 110 Millionen Franken bei 20'000 Schadenfällen (vgl. Abb. 5).

Abb. 5: Heatmap mit Anzahl von Hagelschadenmeldungen vom 28.06.21 (violett) und Regionen an denen die Hagelwahrscheinlichkeit (POH) 80 % überschritten wurde (grün). Daten: Die Mobiliar und MeteoSchweiz, Darstellung: Tamara Baumann

Warum waren die Schadensummen des Hagelereignisses vom 28. Juni 2021 so hoch?

Ordnen Sie das Hagelereignis vom 28. Juni 2021 ein bezüglich der drei Komponenten des Risikos (siehe Abb. 3). Weitere Informationen zum Ereignis finden Sie in Modul 1 (vor allem Videos 2, 4, 5 und 6 sowie Abbildungen 6, 7 und 8) und Modul 2 (Weiterführende Aufgabenstellung, Aufgabe c, Abb. 6).

Lösungsvorschlag weiterführende Aufgabenstellung

Lösungsvorschlag

Weiterführende Aufgabenstellung 1 – Lokale Risikobeurteilung und Nutzen-Kosten-Analyse

  • Individuelle Lösung je nach Standort und ermitteltem Schutzziel. Beispiellösung für Gemeinde Schangnau
Abb. 6: Automatische Rollladen sind gemäss den getroffenen Annahmen fast immer rentabel. Weitere Massnahmen sind ab 4 cm grossen Hagelkörnern rentabel. Diese Abschätzungen gelten für Schangnau, wo eine hohe Hagelwahrscheinlichkeit herrscht.

Weiterführende Aufgabenstellung 2 – Extremes Ereignis vom 28.06.2021

  • Das Ereignis vom 28. Juni 2021 war extrem in mehreren Hinsichten, was die hohen Schadensummen erklärt.
    • Gefahrenpotenzial: Das Ereignis war sehr intensiv und grossflächig. Die Hagelkorngrössen waren mit bis zu 9 cm ausserordentlich gross und entsprachen einem sehr seltenen Extremereignis (siehe Abb. 6 in Modul 2).
    • Schadenpotenzial: Entsprechend dem grossflächigen Auftreten war auch die Anzahl der betroffenen Schutzgüter sehr hoch. Relevant ist zudem, dass teilweise stark besiedelte Flächen mit überdurchschnittlicher Wertekonzentration betroffen waren. Die beiden Faktoren führten zu vielen Schadenfällen und hohen Schadensummen.
    • Verletzlichkeit: Die Verletzlichkeit ist schwer zu eruieren, da schweizweite Datengrundlagen fehlen. Regional kann man davon ausgehen, dass es keine nennenswerten Unterschiede bezüglich der Verletzlichkeit gibt (z. B. Bauqualität von Gebäuden).
  • Siehe auch:

Weiterführende Informationen, Quellen

Umgang mit Naturgefahren in der Schweiz

Die vom Bund angestrebte Risikokultur in der Schweiz entspricht einem integralen Risikomanagement. Dabei wird ein ganzheitlicher Umgang mit Naturgefahren praktiziert mit dem Ziel, ein Optimum zwischen dem angestrebten Sicherheitsniveau und der finanziellen Tragbarkeit zu erreichen (BAFU, 2020). Das integrale Risikomanagement umfasst dabei die drei Aufgabenbereiche der Risikoanalyse (Erfassen: Was kann passieren?), Risikobewertung (Bewerten: Was darf passieren) und die integrale Massnahmenplanung (Steuern: Was ist zu tun?).

Für ein integrales Risikomanagement müssen alle Naturgefahren betrachtet, alle Verantwortungsträger*innen miteinbezogen und alle Arten von Massnahmen in der Planung integriert werden. Dabei werden die drei Phasen Vorbeugung, Bewältigung und Regeneration unterschieden (vgl. Abb. 7).

Abb. 7: Massnahmenpalette des integralen Risikomanagements und Phasen, in denen die Massnahmen zum Tragen kommen. ©BABS 2019


Siehe auch:

Quellen

Bundesamt für Umwelt BAFU (2020). Integrales Risikomanagement. https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/naturgefahren/fachinformationen/integrales-risikomanagement.html. Stand: 16.10.2020. Eingesehen am 19.12.2022.

Vereinigung Kantonaler Gebäudeversicherungen VKG (2022). Schadenstatistik der VKG. https://www.vkg.ch/de/statistiken/elementar/. Stand 2022. Eingesehen am 28.04.2023