Hochwasser stellen für Bremen eine stete Gefahr dar. Sie resultieren in den meisten Fällen aus Sturmfluten in der Nordsee, die das Weserwasser stromaufwärts drücken und einen zügigen Abfluss verhindern. Bei besonders starken Sturmfluten sind weite Teile der Stadt überflutungsgefährdet, würden nicht Deiche und Hochwasserschutzanlagen die Fluten zurückhalten. Bereits seit dem 11. Jahrhundert werden deichbautechnische Maßnahmen getroffen, Deiche und Hochwasserschutzwände errichtet. Seit 1979 halten zwei Sperrwerke eventuelle Sturmfluten davon ab, in die Weserzuflüsse Lesum und Ochtum zu strömen. In den Jahren 1988 bis 1993 kam es zu einer umfassenden Erweiterung und Umgestaltung des Hochwasserschutzes in Bremen und auch seit 2009 werden wiederum erhebliche Anpassungen und Verstärkungen vorgenommen.
Der übliche Tidewasserstand im Stadtbereich Bremens schwankt täglich zweimal um rund 4 m mit einem mittleren Tidehochwasser (MThW) von +2,55 m NHN. Diese Höhe entspricht bereits dem Fußboden des Souterrains eines Bremer Hauses in der Neustadt.
Der Stauwasserstand in der Kleinen Weser oberhalb des Wehres liegt bei +3,80 m NHN.
Eine Sturmflut ist definiert mit einem Wasserstand von 1,50 m bis 2,50 m über dem mittleren Tidehochwasser, also bei Wasserständen ab +4,05 m NHN. Dieser Wasserstand entspricht ungefähr der Höhe des Weges am Fuße des Ufers der Stadtstrecke und ist in den letzten 20 Jahren im Mittel fünfmal im Jahr eingetreten.
Zwischen 2,50 m bis 3,50 m handelt es sich um eine schwere Sturmflut und eine sehr schwere Sturmflut ist definiert mit Wasserständen ab 3,50 m über dem mittleren Tidehochwasser, entsprechend Wasserständen ab +6,05 m NHN oder darüber.
Der Bemessungswasserstand - also der theoretische Wasserstand als Grundlage für die Planungsarbeit - liegt im Bereich der Stadtstrecke bei +7,35 m NHN an der Eisenbahnbrücke bzw. +7,45 m NHN im Bereich „Am Dammacker“.
Der aktuelle Sonderbericht des Weltklimarats (IPCC) zeigt, dass der Klimawandel schon heute erhebliche Folgen für Ozeane und Eisgebiete hat. Die Risiken für Mensch und Natur werden mit zunehmender Erwärmung deutlich ansteigen. Laut IPCC steigt der Meeresspiegel seit Jahrzehnten immer schneller. Ohne effektiven Klimaschutz steigt der Meeresspiegel im globalen Mittel bis Ende dieses Jahrhunderts – im Vergleich zum Jahr 2000 – um 43-84 cm. Diese Werte sind größer als beim vorigen IPCC-Sachstandsbericht von 2013, weil neue Erkenntnisse auf einen größeren Beitrag von Schmelzwasser aus dem Antarktischen Eisschild hinweisen. Der Meeresspiegel wird noch über Jahrhunderte weiter ansteigen, bei einem Szenario ohne effektiven Klimaschutz möglicherweise um mehrere Meter.
Zusammen mit stärkeren Stürmen führt das zu höheren Sturmfluten und Wasserständen. Noch ist der aktuelle Küstenschutz (bereits geplante Maßnahmen inbegriffen) wirksam. Langfristig besteht Handlungsbedarf.
Dabei spielt die Küste eine wichtige Rolle. Sie reagiert als Grenzraum zwischen Land und Meer mit ständiger Veränderung. Wegen der zunehmend intensiven Nutzung des Küstenraumes durch die Bevölkerung sind Deiche seit dem 11. Jahrhundert errichtet worden. So sollte ein Uferrückgang verhindert und vor Überschwemmungen und Sturmfluten geschützt werden. Diese Deiche und Hochwasserschutzanlagen sind seither – also annähernd seit eintausend Jahren - fortwährend verstärkt worden.
In der älteren Vergangenheit haben Sturmflutereignisse (Julianenflut im Jahr 1164, Marcellusflut im Jahr 1219, Luciaflut im Jahr 1287, Allerheiligenflut im Jahr 1532, Weihnachtsflut im Jahr 1717) mehrere 10.000 Menschenleben an der Nordseeküste und auch in Bremen gefordert. Auch in jüngerer Zeit hat es immer wieder Hochwasserereignisse mit verheerenden Überflutungen gegeben.
Binnenhochwasser ausgehend von der Mittelweser
Im Jahre 1880/1881 kam es zu einem Jahrhundert-Hochwasser mit einem Abfluss von 4200 Kubikmetern pro Sekunde und einem Wasserstand bei +7,80 mNN. Normal ist ein Abfluss von 320 Kubikmetern. Dieser gigantische Abfluss des Hochwassers von 1881 dient auch heute noch zur Bemessung für die Hochwasserschutzanlagen entlang der Mittelweser.
Bei dem Binnenhochwasser im März 1981 kam es beim sogenannten „Weserdurchbruch“ letztmalig zu einem Deichbruch, als ein Deichabschnitt auf dem Stadtwerder bei einem Abfluss der Oberweser von 2.650 Kubikmetern pro Sekunde bricht.
Sturmflutereignisse ausgehend von der Küste
Das Tidehochwasser erreichte am 28. Januar 1994 einen höchsten, überhaupt bekannten Tidewasserstand, der mit 5,43 Metern über der Normalhöhe am Pegel Große Weserbrücke zwei Zentimeter höher lag als bei der Sturmflut von 1962. Diese Sturmflut traf zusammen mit einem hohen Wasserstand aus dem Wesergebiet (rund 1.000 Kubikmeter pro Sekunde). Die Sperrwerke an Hunte, Ochtum und Lesum konnten rechtzeitig geschlossen werden, so dass das von der Nordsee auflaufende Wasser nicht in die Nebenflüsse gelangen und somit dort keine nennenswerten Schäden verursachen konnte. Auf Empfehlung des Wasserwirtschaftsamtes in Bremen wurden frühzeitig notwendige Maßnahmen getroffen. Mehrere Stunden vor Erreichen des höchsten Wasserstandes war bereits bei der Polizei Katastrophenalarm ausgelöst worden.
In Bremerhaven erreichte am 16. Februar 1962 der Wasserstand mit 5,37 Metern über der Normalhöhe seinen bisher höchsten gemessenen Wert. Noch gerade rechtzeitig konnte im September 1961 das Sturmflutbauwerk an der Geeste zum Schutz der Stadt und der Geesteniederung in Betrieb genommen werden und verhinderte so eine Katastrophe in Bremerhaven. 80 Prozent des Stadtgebietes hätten unter Wasser gestanden, da über die Geeste die Stadt von der Binnenseite überflutet worden wäre. Es gab in Bremerhaven damals trotzdem mehrere Stellen, bei denen der Deich brach oder zu brechen drohte. In Weddewarden brach ein Teilstück. Männern vom Technischen Hilfswerk (THW) und US-Soldaten gelang es unter erheblichem Einsatz den Deich wieder zu sichern. Schäden gab es auch im Hafenbereich.
In Bremen hatten einige Monate vor der Sturmflut 1962 Inspekteure die Deiche kontrolliert. Kritische Stellen waren abgedichtet worden. Wie erhofft hielten die bremischen Deiche dem Druck der Sturmflut stand, wurden aber wegen mangelnder Höhe in Teilen überspült. Die Folge: Die Sturmflut von 1962 kostete in Rablinghausen, Huckelriede und Woltmershausen sieben Menschen das Leben.
Bei dem schweren Sturmflutereignis vom 6. Dezember 2013 wurde durch das Orkantief Xaver mit Windgeschwindigkeiten von mehr als 140 Stundenkilometern bei zwei aufeinander folgenden schweren Sturmfluten im Land Bremen ein maximaler Wasserstand von 5,39 Meter über der Normalhöhe erreicht, also 2,77 Meter über dem mittleren Tidehochwasser. Die Deiche hielten stand.
Bemerkenswert ist auch das Sturmtief „Sabine“, welches im Februar 2020 insgesamt sechs aufeinanderfolgende Sturmfluten mit sich brachte: diese waren nicht bemerkenswert hoch aufgelaufen, jedoch ist die Abfolge bzw. Anzahl hervorzuheben.