ExUS NRW - Extremwertstatistische Untersuchungen von Starkregen in Nordrhein-Westfalen

Ein Auftrag des LANUV NRW (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen)

Die Untersuchung wurde durchgeführt von der Arbeitsgemeinschaft aqua_plan GmbH, hydro & meteo GmbH & Co. KG und dr. papadakis GmbH

Projektveranlassung und -ziel:

Mit dem ExUS-Projekt sollte herausgefunden werden, ob die - oft subjektiv wahrgenommene - Zunahme von Starkregenereignissen in den letzten Jahren anhand der vorhandenen Messdaten belegt werden kann und der Klimawandel auch hier einen statistisch nachweisbaren Einfluss ausübt.

Messstellen in Nordrhein-Westfalen
Messstellen in Nordrhein-Westfalen

Das Land Nordrhein-Westfalen verfügt über ein flächendeckendes Netz langjährig beobachteter kontinuierlicher Niederschlagsaufzeichnungen, das einmalig in Europa ist. Diese Aufzeichnungen wurden hinsichtlich der folgenden Fragestellungen untersucht:

  • Wie haben sich die Niederschlagssummen in den letzten Jahrzehnten entwickelt?
  • Hat sich die Verteilung des Niederschlags verändert?
  • Treten Starkregen häufiger oder in höherer Intensität auf?
  • Lässt sich eine Änderung der statistischen Regenhöhen nachweisen?

Ziel war es zum einen herauszufinden, ob es statistisch signifikante Veränderungen im Niederschlagsverhalten gibt, zum anderen sollen diese Veränderungen - falls feststellbar -, differenziert nach Dauerstufe und Eintretenswahrscheinlichkeit, beschrieben werden.


Beschreibung der Vorgehensweise:

  • Datenübernahme und Prüfung der Messdaten (Messdaten des Landes, der Wasserverbände und des DWD)
  • Auswahl und Prüfung von 588 Stationen, davon 176 kontinuierlich
  • Trendanalyse der Kennwerte: Anzahl Tage/Jahr ≤0,1 mm/Tag
  • Bildung der partiellen Serien je Dauerstufe, Station und Zeitfenster (ca. 800.000) sowie Trendermittlung der Serien
  • Untersuchung der Trends und Ergebnisse der verschiedenen Auswertungen auf geografisch bedingte Vergleichbarkeiten
  • Untersuchung der Trendveränderungen durch gleitende Zeitfenster, der Veränderungen der statistischen Regenhöhen durch gleitende und wachsende Zeitfenster
  • Anwendung derselben Auswertungsmethoden auf die Niederschlagsdaten der Regionalisierungsmodelle STAR2, WETTREG, und COSMO_CLM (jeweils ECHAM5, Szenario A1B) und Vergleich mit den Auswertungsergebnissen der Stationen
Anzahl Tage > 20 mm/Tag 1950-2008
Anzahl Tage > 20 mm/Tag 1950-2008
Partielle Serie, Dauerstufe 1 Tag
Partielle Serie, Dauerstufe 1 Tag
Entwicklung der Regenhöhen im Bezugszeitraum 1979-2008
Entwicklung der Regenhöhen im Bezugszeitraum 1979-2008
Mittlere Anzahl von Starkregenereignissen pro Jahr für D=60 Min. in NRW
Mittlere Anzahl von Starkregenereignissen pro Jahr für D=60 Min. in NRW

Ergebnisse:

Von 1950 bis 2008 in NRW beobachtet:

  • Zunahme der Jahressummen fast aller Stationen (bei der Hälfte der Stationen signifikant)
  • Deutliche, signifikante Zunahme im Winterhalbjahr
  • Nicht signifikante Abnahme der Sommerhalbjahresniederschläge an den meisten Stationen
  • Verschiebung im Jahresgang, vor allem Zunahme der Monatssummen im März und Abnahme im August
  • Anstieg der Anzahl der Tage mit Niederschlägen >10, >20 und >30 mm/Tag, besonders im Winter
  • Anzahl der Tage pro Jahr mit Niederschlägen ≤0,1 mm/Tag: Zunahme in den Sommer-, Abnahme in den Winterhalbjahren
  • ab 2000: im Mittel häufigeres Auftreten von Starkregenereignissen pro Jahr als in den vorherigen 50 Jahren
  • Zunahme der Anzahl der Niederschläge kurzer Dauerstufen (nicht signifikant)
  • Zunahme der Anzahl von Extremereignissen bei kurzen Dauerstufen (<1 h) ist auf Überlagerung aus Modernisierung der Messtechnik und Klimaeffekten zurückzuführen
  • Keine signifikante Erhöhung der Intensitäten bei den Extremereignissen der kürzeren Dauerstufen
  • Zunahme der statistischen Regenhöhen der vergangenen 30 Jahre für alle Dauerstufen im Vergleich zum früheren 30-Jahres-Zeitraum

Klimamodellrechnungen für die Intervalle 2021-2050 (nahe Zukunft) und 2071-2100 (ferne Zukunft):

  • Die Niederschlagssummen für das hydrologische Winterhalbjahr steigen in der fernen Zukunft weiter an
  • Die Niederschlagssummen für das hydrologische Sommerhalbjahr gehen in der fernen Zukunft weiter zurück
  • Die Jahressumen der Niederschläge steigen in der fernen Zukunft - je nach Klimaregionalmodell - signifikant oder bleiben annähernd gleich
  • Die extremen Starkniederschläge (>70 mm/Tag) gehen in der nahen und der fernen Zukunft - je nach Modell - leicht zurück (-10 %) oder steigen deutlich (+40 %)

Ergänzend muss angemerkt werden, dass bezüglich des Niederschlagsverhaltens große regionale Unterschiede innerhalb Nordrhein-Westfalens vorhanden sind. In einzelnen Gebieten wurde im Rahmen dieser Studie sogar eine Abnahme der Starkregenereignisse festgestellt. Für kleinräumige regionale Aussagen ist eine detailliertere Untersuchung vorzunehmen.






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