Projekt A 1.1.3:

Langzeitverhalten von Starkniederschlägen

in Bayern und Baden-Württemberg

Kurzfassung der Projektergebnisse

(Stand: 2000)

Im Rahmen des Kooperationsvorhaben KLIWA ("Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasserwirtschaft") wurde unter Federführung der Abteilung Hydrometeorologie im DWD für die Fläche von Baden-Württemberg und Bayern (ca. ein Drittel der Fläche Deutschlands) das Langzeitverhalten der Starkniederschläge anhand der Messungen von 406 DWD-Niederschlagsstationen für den Zeitraum 1931-1998/99 sowie von 75 Niederschlagsstationen der Zeitreihe 1901-1998/99 untersucht. Damit liegt nun erstmals eine flächenrepräsentative Trendanalyse der Starkniederschläge für eine größere Region in Deutschland vor.

Zusätzlich wurden extreme Nass- und Trockenperioden in die Untersuchung einbezogen, um zu prüfen, ob sich in der Andauer ebenfalls Veränderungen ergeben.

Neben den hier im folgenden dargestellten stationsbezogenen Auswertungen wurden die Starkniederschläge auch mit demselben extremwertstatistischen Analyseverfahren, welches beim KOSTRA-Atlas (1997) verwendet wurde, in einem 71,5 km²-Raster regionalisiert.

Ziel war es, zu prüfen, ob der längere Zeitraum (1931-2000) im Vergleich zum KOSTRA-Zeitraum 1951-1980 Hinweise zu einer Neubewertung des extremen Niederschlagsgeschehens enthält. Bei der Interpretation dieses Zeitreihenvergleichs ist zu beachten, dass die räumliche und zeitliche Variabilität sowie der extremwertstatistische Berechnungsansatz aufgrund der natürlichen Klimaschwankungen immer Abweichungen zur Folge haben, die sich innerhalb eines Toleranzbereiches bewegen.

Der flächenverteilte Vergleich der regionalisierten Neuauswertungen der Starkniederschläge in Bayern und Baden-Württemberg mit den Ergebnissen des KOSTRA-Atlas zeigte jedoch bei Wiederkehrzeiten/Jährlichkeiten von T= 1 a und T= 100 a, besonders in den Wintermonaten Oktober-April, regionalspezifisch deutliche Abweichungen oberhalb dieses Toleranzbereiches gegenüber den KOSTRA-Werten von 1951-1980. Bei den sommerlichen Vergleichszeiträumen kommt es zwar zu Abweichungen, die aber weitaus weniger deutlich ausgeprägt sind. Aufgrund dieser Erkenntnisse hat der DWD eine Fortschreibung des KOSTRA-Atlas vorgenommen. Der neue KOSTRA-DWD-2000-Atlas ist im November 2005 erschienen und kann beim Institut für technisch-wissenschaftliche Hydrologie in Hannover bezogen werden.

In Süddeutschland zeigen die Starkniederschlagshöhen (halbjährlichen Höchstwerte im Zeitraum 1931-1998/99) in den Wintermonaten (Oktober bis April) eine deutliche Zunahme im relativen Trend, während in den Sommermonaten (Mai bis September) nur geringe bis keine Änderungen zu verzeichnen sind (siehe Abb.). Gleichzeitig ist die Anzahl der Stationen mit signifikantem Trend im Winter deutlich höher als im Sommer. Diese Zunahme der relativen Häufigkeit von Stationen mit signifikantem Trend im Winter verstärkt sich mit zunehmender Dauer der Starkniederschläge (von 40% bei 24 Stunden auf rund 60% bei 240 h). Der prozentuale Anteil signifikanter Stationen im Sommer mit einer Zunahme variiert dagegen lediglich zwischen 15 bis 19%. Eine Zusammenfassung dieser ausgeprägt unterschiedlichen halbjährlichen Gegebenheiten zu einer Aussage für das Jahr ist daher wenig zielführend.

Regionale Schwerpunkte für dieses Langzeitverhalten sind in Bayern das Gebiet von Franken sowie Teile des Bayerischen Walds, in Baden-Württemberg der Schwarzwald sowie der Nordosten des Landes.

Abb.: Relative Häufigkeit von Stationen mit signifikantem Trend sowie Angabe des mittleren relativen Trends der signifikanten Stationen (Signifikanzschwelle S >= 90%, Gesamtzahl der betrachteten Stationen: 406, in Bayern und Baden-Württemberg, Zeitreihe 1931-1998/99).

In den Wintermonaten findet auch bei den extremen Nassperioden regionalspezifisch eine Zunahme statt, was sich mit dem Befund bei den Starkniederschlägen deckt. Allerdings liegt die Anzahl der signifikanten Stationen deutlich niedriger als bei der Betrachtung der Starkniederschläge. Die Zunahme im Jahr wird auch hier von den Wintermonaten dominiert, da die Längen der extremen Nassperioden in den Sommermonaten (Mai-September) unverändert bis rückläufig sind. Bei den extremen Trockenperioden sind die Änderungen im Vergleich zu den extremen Nassperioden erheblich geringer. Sowohl bei extremen Nass- wie auch bei extremen Trockenperioden finden sich ausgeprägte regionale Schwerpunkte.

In den sehr langen Zeitreihen 1901-1998/99 ist das Verhältnis bei der Signifikanz der Trends für die Starkniederschläge zwischen Sommer- und Wintermonaten ebenfalls wiederzufinden. Von den vorhandenen 75 Stationen weisen rd. 70% in den Wintermonaten und zwischen 28% und 40% in den Sommermonaten einen signifikanten Trend auf. Weiterhin zeigt sich, dass der mittlere relative Trend auch in den Sommermonaten im Vergleich zur Situation bei den Zeitreihen 1931-1998/99 mit einer Größenordnung von rd. 20 % eine deutliche Zunahme aufweist. Dieser Befund wird als Bestätigung herangezogen, dass die Aussagen zum räumlichen Trendverhalten für die Flächen von Süddeutschland, die aus der Untersuchung der Stationen des Zeitraums 1931-1998/99 erhalten wurden, durchaus gerechtfertigt sind. Bestätigt werden diese Ergebnisse der halbjährlichen Niederschlagsextreme zusätzlich durch das Anwachsen von Niederschlagstagen oberhalb des Schwellenwertes von mindestens 10 mm/d.

Als Fazit bleibt festzustellen, dass eine regionalspezifische Zunahme der Starkniederschlagshöhen in den Wintermonaten Oktober-April statistisch signifikant zu verzeichnen ist. Bei Starkniederschlägen (abhängig von der Dauer sowohl als konvektive als auch advektive Ereignisse) sowie extremen Nass- und Trockenperioden sind zwar auf Grund des eingeschränkten Datenkollektivs und der sog. "Ausreißer" eindeutige Trendaussagen grundsätzlich schwieriger aus dem Rauschen ihrer dadurch höheren Variabilität herauszufiltern als z.B. bei mittleren, jährlichen Niederschlagshöhen; wenn sich aber eine markante Veränderung bei so vielen Starkniederschlagsreihen ergibt, so kann dies als deutliches Zeichen für eine Klimaveränderung ausgelegt werden. Dieser Befund passt zu Untersuchungen außerhalb von KLIWA, die ebenfalls für den Winter die stärksten Veränderungen im Niederschlagsgeschehen zeigen. Die KLIWA-Untersuchungen liefern also Ergebnisse, die auf deutliche regionale Veränderungen im zeitlichen und intensitätsabhängigen Verlauf von Niederschlagsereignissen hinweisen.

Ergänzender Hinweis

Die umfangreichen Untersuchungsergebnisse des Projekts A 1.1.3 sollen im Lauf des Jahres 2003 als ein eigenständiger KLIWA-Bericht veröffentlicht werden.
Eine Zusammenfassung des Berichts (© Institutionen des AK KLIWA) der wesentlichen Ergebnisse (Stand Dezember 2002) liegt vor. Dieser Bericht (23 Seiten) hat folgende Gliederung:

1. Einleitung
2. Datengrundlage
3. Trendverhalten der Starkniederschlagshöhen
4. Zu- und Abnahme der Starkniederschlagstage in Bayern
5. Extreme Trocken- und Nassperioden
6. Zusammenfassung
7. Literatur

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