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DWD: Radargestützte Niederschlagsklimatologie erfolgreich erstellt

Datum 20.10.2017

Vor gut drei Jahren startete im Deutschen Wetterdienst (DWD) das Projekt Radarklimatologie der Strategischen Behördenallianz „Anpassung an den Klimawandel“ *. Nun wurde das Projekt mit Vorlage des Abschlussberichts und Übergabe der Leistungen erfolgreich abgeschlossen. Ein Datensatz, der alle lokalen Starkniederschläge in hoher Auflösung enthält, neue Statistiken zur Wiederkehrzeit von Starkniederschlägen, Werkzeuge zur Verarbeitung der Projektergebnisse und die Ableitung kundenspezifischer Datensätze sind wichtige Ergebnisse des Projekts "Radarklimatologie".

Statistischer Niederschlag (mm) für Andauer von 1 Stunde und Wiederkehrzeit von alle 20 Jahre für Deutschland Statistischer Niederschlag (mm) für Andauer von 1 Stunde und Wiederkehrzeit von alle 20 Jahre für DeutschlandQuelle: Deutscher Wetterdienst

Ziel des Projekts war eine Untersuchung des (Stark-)Niederschlagsgeschehens in Deutschland ab 2001, wobei der Fokus auf extremen Niederschlagsereignissen lag, die vom klassischen Stationsnetz nur unzureichend erfasst werden können. Im Rahmen des Projekts wurden daher die Radardaten des Deutschen Wetterdienstes klimatologisch aufbereitet. Die Arbeiten umfassten neben der Reprozessierung der Produkte unter anderem die Entwicklung neuer Verfahren zur Korrektur radarspezifischer Messfehler sowie zur Einbindung täglicher Niederschlagsdaten in das RADOLAN-Verfahren.

Die technische Umsetzung einer klimatologischen Reanalyse mit einer zeitlichen Auflösung von fünf Minuten auf einem räumlichen Raster von einem Quadratkilometer Rastergröße war anspruchsvoll. Die Lösung stellte ein leistungsfähiges Linux-Cluster inklusive benutzerfreundlichen Websteuerung zur parallelen Berechnung einzelner Zeitabschnitte dar. Damit wurde die Grundlage für die zeitoptimierte Berechnung mehrerer Reprozessierungsläufe im Rahmen der Projektlaufzeit geschaffen.

Ein wichtiges Element der Projektarbeit stellte die Einbeziehung potenzieller Nutzer dar. Im Rahmen zweier Workshops in Bonn und Offenbach wurden die Anforderungen der Nutzer eruiert und im Verlaufe des Projekts, insbesondere bei der Erstellung der Produkte, adressiert.

Die wichtigsten Ergebnisse

Es liegt nunmehr ein qualitativ hochwertiger, quantitativer Datensatz vor, der den Niederschlag der letzten 16 Jahre in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung darstellt. Zum ersten Mal umfasst ein solcher Datensatz nahezu alle, und damit auch die lokal begrenzten, extremen Niederschlagsereignisse in Deutschland. Der Niederschlagsdatensatz wurde extremwertstatistisch ausgewertet und liefert Hinweise auf das deutschlandweite Starkregenvorkommen.

Ein weiteres wichtiges Ergebnis des Projekts stellt die deutschlandweite Verteilung der statistischen Niederschläge kurzer Dauerstufen und seltener Wiederkehrzeiten dar. Im Vergleich zu bisherigen Auswertungen zeigt die radarbasierte Analyse eine deutschlandweite Verteilung des Starkregenvorkommens, die weitgehend losgelöst von der Orografie ist (s. Abbildung) - ein wichtiges Ergebnis im Hinblick auf die Starkregengefährdung durch Extremniederschläge in Deutschland.

Darüber hinaus wurden spezielle kundenspezifische Datensätze abgeleitet. Ein Beispiel stellt der sogenannte R-Faktor der Allgemeinen BodenAbtragsGleichung (ABAG) dar, der die Erosivität (Fähigkeit von Wasser, Erosion auszulösen) des Niederschlags beschreibt. Aufgrund der hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung ermöglicht der neue Datensatz darüber hinaus ein ereignisspezifisches Erosionsmonitoring im Nachgang extremer Niederschläge.

Um die nutzerfreundliche Arbeit mit den Projektergebnissen zu gewährleisten, wurde eine Toolbox entwickelt. Diese ermöglicht das korrekte Einlesen der Radarklimadaten in Geoinformationssysteme (GIS) und stellt Werkzeuge zur Verarbeitung der Daten und zur Erstellung standardisierter gemeinschaftlicher Bildprodukte der Strategischen Behördenallianz bereit. Darüber hinaus wurde die Kompatibilität mit der Anwendung TopDeutschland des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie (BKG) für den Einsatz im Rahmen des Bevölkerungs- und Katastrophenschutzes gewährleistet.

Ausblick

Im DWD ist vorgesehen, die Radarklimatologie jährlich fortzuführen. Durch die Verlängerung der Zeitreihe und weiterführende Entwicklungen im Bereich der extremwertstatistischen Auswertungen werden belastbare Erkenntnisse bezüglich des Auftretens extremer Niederschläge geschaffen, die perspektivisch einen Grundstein für die Untersuchung von Trends im Kontext des Klimawandels legen und einen wertvollen Beitrag zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) darstellen.

Der Abschlussbericht des Projekts ist in der Reihe „Berichte des Deutschen Wetterdienstes“ veröffentlicht (Nr. 251).

Zum Download des Berichtes über das Projekt Radarklimatologie auf den Seiten des Deutschen Wetterdienstes


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* Behördenallianz „Anpassung an den Klimawandel“: besteht aus dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK), dem Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR), dem Technischen Hilfswerk (THW), dem Umweltbundesamt (UBA) und dem DWD.

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