Starkregenereignisse
In Schadensfällen ist es wichtig zu wissen, wo Starkregen in welcher Intensität gefallen ist. Damit lassen sich Versicherungsfragen lösen, aber auch Schwachpunkte in der Gefahrenabwehr feststellen.
Wir werten mit Hilfe von kleinräumig erhobenen Radardaten Starkregenereignisse aus und vergleichen sie mit statistisch erhobenen Wiederkehrhäufigkeiten, um das Auftreten des Starkregens „einordnen“ zu können. Dabei helfen Auswertungen von KOSTRA-DWD 2020 und lokal erhobene Extremwertstatistiken. So kann festgestellt werden, ob Niederschläge außergewöhnlich waren und ob der resultierende Abfluss auch dort Schäden verursachen konnte, wo die Niederschlagsmenge nicht so extrem war.
Entsprechende Auswertungen haben wir sowohl für Gerichte als auch für Einzelparteien durchgeführt.
Rechts sehen Sie ein kumuliertes HDF-Bild zur Darstellung des Starkregenereignisses in der Stadt Hennef am 04.06.2021
Ereignisdatenbank
Um Fragestellungen beantworten zu können:
- wie häufig gab es in Stadt XY Starkregen?
- ist das häufiger als in Stadt Z?
- hat sich die Starkregenhäufigkeit in den letzten 20 Jahren verändert?
hilft eine Ereignisdatenbank, wie wir sie für Nutzer in NRW erstellt haben.
Auf Basis der HydroNET-Datenbank, in der sich alle Radardaten aus NRW seit 2001 befinden, wurde eine web-basierte Lösung gefunden und seit 2017 von verschiedenen Wasserverbänden genutzt. Funktionalitäten umfassen die Auflistung aller Ereignisse an einem Punkt, in einem Rechteck oder einer anderen Einheit (Gemeinde, Wasserverband, etc.), die Möglichkeit, diese Ereignisse zu betrachten und herunterzuladen oder ein Ereignis zu verschieben und für einen anderen Ort herunterzuladen, um dort Risikountersuchungen durchzuführen. Die Ereignisliste kann dann auch für eine statistische Auswertung je Dauerstufe verwendet werden.
Dieser Ereignisansatz wurde für das LAWA-Starkregenportal übernommen und in das Portal integriert.
Gutachten
Für unterschiedliche Fragestellungen im Zusammenhang mit Niederschlag und seiner Messung werden Gutachten benötigt. Wir erstellen solche Stellungsnahmen für spezielle Fragestellungen, zum Beispiel zum Einfluss von Windkraftanlagen auf die Radarmessung, zu Extremniederschlagsereignissen und die Unsicherheit ihrer Messung, zur räumlichen Genauigkeit von Punktniederschlägen, zum Windeinfluss auf die Wasserhöhe in Talsperren und mehr. Diese werden dann in Gerichtsverfahren oder für Genehmigungen verwendet.
Dr. Thomas Einfalt hat als von der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft anerkannter beratender Meteorologe für den Bereich Hydrometeorologie eine besondere Verantwortung, hier neutral, aber fachlich in die Tiefe gehend Stellung zu beziehen.
Klimastudien & -projektionen
Der Klimawandel stellt uns vor erhebliche Herausforderungen, die bereits heute spürbar sind: Zunehmende Starkregenereignisse führen zu Überflutungen und überlasten städtische Infrastrukturen. Steigende Temperaturen erhöhen den Hitzestress für Menschen, Tiere und Pflanzen. Längere und heißere Trockenperioden beeinträchtigen Wasserressourcen und landwirtschaftliche Erträge.
Als Grundlage für eine zielgerichtete Planung und Anpassung bieten wir fundierte Klimastudien an. Unsere Klimastudien gliedern sich in Klimaanalysen und Klimaprojektionen.
1. Klimaanalysen
Klimaanalysen nutzen langjährige Messdaten (mindestens 30–50 Jahre), um systematische Veränderungen des Klimas zu identifizieren. Dazu gehören:
- Trends in Niederschlagssummen und -mustern
- Änderungen bei Extremereignissen
- Verlängerung der Vegetationsperiode
Beispiele:
Für das Land Sachsen-Anhalt haben wir in Zusammenarbeit mit dem CEC Potsdam gezeigt, dass sich zwischen 1951 und 2014 der Jahresgang der Niederschläge so verändert hat, dass den Pflanzen in der Vegetationsperiode im Frühjahr weniger Regenwasser zur Verfügung steht. Darüber hinaus ist die Temperatur angestiegen, und die Vegetationsperiode hat sich um ca. 3 Wochen verlängert. Der Projektbericht steht als Download zur Verfügung.
In der ExUS 2020-Studie wurden regionale Veränderungen der Niederschlagsmuster in Nordrhein-Westfalen über einen Zeitraum von 58 Jahren (1961–2018) ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen eine Zunahme von Starkregenereignissen, insbesondere bei kurzen Dauerstufen, wobei der Zeitraum 2001–2018 die stärksten Anstiege verzeichnet. Die Studie nutzt eine breite und geprüfte Datenbasis, um fundierte Aussagen für NRW zu ermöglichen.
Mittlere Anzahl von Starkregenereignissen (Dauerstufe 1 Stunde) pro Jahr in NRW im Zeitraum 1961-2018. Ergebnis aus dem ExUS-Bericht (Quelle: Schlussbericht ExUS2020, LANUV NRW)
2. Klimaprojektionen
Klimaprojektionen simulieren mögliche klimatische Entwicklungen bis ins Jahr 2100. Unsere Arbeiten berücksichtigen dabei Herausforderungen wie:
- Systematische Abweichungen (Bias): Wir korrigieren diese Abweichungen mithilfe von Messdaten, um Daten aus Klimaprojektionen besser für verschiedene Anwendungen nutzbar zu machen.
- Räumliche und zeitliche Auflösung: Aktuelle Klimaprojektionen von regionalen Klimamodellen liegen meist in einer relativ groben Auflösung (räumlich ~12 km, zeitlich 3 Stunden bis 1 Tag) vor. Um Aussagen zu Starkregentrends abzuleiten oder Daten für Simulationen z. B. in der Stadthydrologie nutzbar zu machen, kommen statistische Verfahren (statistisches Downscaling, Disaggregation) zum Einsatz. Dabei werden möglichst lange Messdatensätze als Eingangsdaten genutzt und mit Klimaprojektionsdaten kombiniert, um Daten mit höherer Auflösung für vergangene und zukünftige Zeiträume zu erstellen.
Beispiele:
Im Rahmen des BMBF-Projekts dynaklim haben wir damit begonnen, statistische Downscalingverfahren zu entwickeln. Diese werden aktuell weiterentwickelt und in Projekten wie BlueGreenCities und ZwillE angewendet.
Beziehung von extremen Niederschlagsquantilen und Temperatur in Beobachtungsdaten (‚Radar‘) und Simulation (‚CPM‘), für den Zeitraum 2001-2018 für Hannover, ausgewertet im BMBF-Projekt ZwillE (Datenbasis: Konvektionsauflösende Klimasimulation HoKliSim-De (DWD, Rybka et al., 2018), Beobachtungsdaten von Radar und Wetterstationen (DWD))
Bias-Korrektur der Temperatur (Tages-Maximum) von Klimaprojektionsdaten mithilfe von Beobachtungsdaten im Projekt BlueGreenCities.
