Nehmen die extremen Wetterereignisse zu?

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1 Nehmen die extremen Wetterereignisse zu? Möglichkeiten und Grenzen der Prognose bei wasserwirtschaftlichen Fragestellungen im Ruhreinzugsgebiet Dr. Paul Becker Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes

2 Unwetter in Dortmund Quelle: dpa 2

3 Niedrigwasser am Rhein Quelle: dpa 3

4 Unwetter in Nordrhein- Westfalen Quelle: dpa 4

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6 Vergleich CO 2 und globale Mitteltemperatur Daten Mauna Loa: Dr. Pieter Tans, NOAA/ESRL ( and Dr. Ralph Keeling, Scripps Institution of Oceanography (scrippsco2.ucsd.edu/) Global: Ed Dlugokencky and Pieter Tans, NOAA/ESRL ( NOAA Global Surface Temperature Anomalies from 6

7 Wetterlagen verändern sich im Klimawandel Wetterlagen bestimmen den Witterungsverlauf Bei bestimmten Wetterlagen erhöht sich das Risiko von meteorologischen Extremereignissen Die zukünftige Veränderung der Wetterlagen kann abgeschätzt werden 7

8 Wetterlagen Klimaprojektionen Änderungssignale Wetterlagen Modellensemble SRES A1B AKTUELL IM FOKUS TIEF MITTELEUROPA BIS 2100 ANSTIEG AUF PRO JAHR

9 Wetterlagen Klimaprojektionen Tief Mitteleuropa TM Tief Britische Inseln TB Änderungssignale Wetterlagen Modellensemble SRES A1B AKTUELL IM FOKUS TIEF MITTELEUROPA Nordostlage antizyklonal NEa Nordwestlage antizyklonal NWa BIS 2100 ANSTIEG AUF PRO JAHR

10 Beispiel für Niederschlagsummen des Tiefs Mitteleuropa Summe des Niederschlags in Mitteleuropa: 02. Juni, 07 UTC bis 07. Juni 2016, 06 UTC Summe des Niederschlags in Mitteleuropa: 26. Mai, 06 UTC bis 07. Juni 2016, 06 UTC 10

11 Was sind überhaupt Extremereignisse? sehr selten relativ (z.b. regional unterschiedlich) lokal begrenzt (konvektive Ereignisse) Bei bestimmten Wetterlagen erhöht sich das Risiko von meteorologischen Extremereignissen 11

12 Extremwetter Beispiel Braunsbach Aktuelle Unwetter zeigen typische Witterung bei Tief Mitteleuropa im Frühsommer! 12

13 PRODUCTION Extremwetter früher DATE SCENE TAKE 13

14 PRODUCTION Extremwetter heute DATE SCENE TAKE 14

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18 Kernschätzverfahren des DWD Ausgangsbasis 30 Niederschlag (mm) Überschreitung in % Zuweisung Addition Ereignisse der zeitlich gewichteter einzelnen müssen keinem Kerne Eintrittswahr- absoluten Ergebnis: scheinlichkeiten zeitabhängige Zeitpunkt Funktion Schwellenwert zugeordnet sogenannte der X Kerne Auftrittshäufigkeit bestimmen werden Zeit 18

19 Kernschätzverfahren des DWD VORTEILE Schnelles und leicht anwendbares Verfahren Vermeidet Extrapolation Verfahren anwendbar für Messdaten und Ergebnisse aus Klimasimulationen Unempfindlich gegen Messfehler, die besonders am Rand der Verteilung groß werden können 19

20 Starkregen Beobachtungen Projektionen 20

21 Überschreitung in % Überschreitung in % Starkregen Beobachtungen: Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Niederschlagextreme Kein eindeutiger Trend, große regionale Unterschiede Temperatur SOMMER BEOBACHTUNGEN Sturm Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) WINTER Zunahme extremer Niederschläge für ganz Deutschland, Ausnahme Alpenrand 21

22 Überschreitung in % Überschreitung in % Starkregen Beobachtungen: Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Niederschlagextreme SOMMER Temperatur SOMMER BEOBACHTUNGEN PROJEKTIONEN Sturm WINTER Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) WINTER 22

23 Überschreitung in % Überschreitung in % Starkregen Temperatur Beobachtungen: Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Niederschlagextreme Zunahme besonders Ende des Jahrhunderts, keine großen regionale Unterschiede SOMMER PROJEKTIONEN Sturm Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Zunahme extremer Niederschläge für ganz Deutschland um etwa das 1,5-fache bis 2100, Küstenstreifen: 2-fache WINTER 23

24 Temperatur Projektionen 24

25 Überschreitung in % Überschreitung in % Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Temperaturextreme Starkregen Temperatur Insbesondere nach 2050 Zunahme um das 5- bis 10-fache der Häufigkeiten SOMMER PROJEKTIONEN Sturm Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Kontinuierliche Zunahme um das bis zu 20-fache der Häufigkeiten WINTER 25

26 Sturm Projektionen 26

27 Überschreitung in % Überschreitung in % Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Windextreme Starkregen Temperatur Deutschlandweit Zunahme um 1,5- bis 2-fache, Ausnahme Alpenraum SOMMER PROJEKTIONEN Sturm Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Deutschlandweit Zunahme um das 2- bis 2,5-fache, regional unterschiedlich WINTER 27

28 Trockenperioden Projektionen Beobachtungen 28

29 Projektionen Sommer (JJA) Starkregen Änderung der Anzahl von 10-Tagesperioden ohne Niederschlag Temperatur Sturm Trockenperioden 29

30 Projektionen Sommer (JJA) Starkregen Temperatur Sturm Trockenperioden Änderung der Anzahl von 10-Tagesperioden ohne Niederschlag Auswertung auf Basis von 17 Klimaprojektionen (SRES A1B); Änderungen gegenüber Referenzperiode erst zum Ende des 21. Jahrhunderts evtl. Zunahme um maximal 2 bis 6 Ereignisse pro Jahr 30

31 Beobachtungen Starkregen Änderung der Anzahl von 10-Tagesperioden ohne Niederschlag Temperatur Sturm Trockenperioden Anzahl der Perioden 31

32 Beobachtungen Starkregen Änderung der Anzahl von 10-Tagesperioden ohne Niederschlag Temperatur Sturm kein eindeutiger Trend, wohl aber eine ausgeprägte natürliche Variabilität erkennbar Trockenperioden Anzahl der Perioden 32

33 Was kann getan werden? Niederschlagsmonitoring - Ombrometer und Radar STARKREGEN Münster 28. Juli 2014 Ereignis wird nur vom Radar erfasst Bessere Quantifizierung durch zusätzliche Bodendaten in Radarklimatologie Bodenmessnetz (REGNIE) RADOLAN-Online RADOLAN-Offline 33

34 Was kann getan werden? Kombination Ombrometer und Radar ABER Daten erst seit Anfang 2001, also rund 15 Jahren verfügbar Artefakte in Radardaten (z.b. Clutter, Bright-Band, WKA etc.) DWD C-Band Radar löst nur bis 1 km auf X-Band Radare ergänzen die Messtopologie über den Städten oder Forschungsrelevanten Gebieten Ergänzung der C-Band-Radare durch X-Band Radare (in konzeptionellen Überlegungen): Auflösung rund 100 m Reduzierung der Reichweite 34

35 Was kann getan werden? Neue Extremwert-Auswertung Statistischer Niederschlag (mm) in NRW D=24h, T=20a Bodenmessnetz (KOSTRA) Radar & automatische Ombrometer mittel mittel niedrig Aber noch mit Artefakten 35

36 Gemessene Extremniederschläge Obergrenze maximal gemessener Niederschläge Münster-Ereignis (292 l/tag) wird für alle Andauerstufen 1min. bis 7h sichtbar im Matsumoto-Diagramm der weltweite Rekorde Bis 2h Andauer ähnelte Münster den Monsun- und Taifun Niederschlägen, wie man sie aus Japan und China kennt. 36

37 Was leisten die Vorhersagen: COSMO-DE: 1-stündige Niederschlagssumme (mm/1) 37

38 Was wissen wir? Was kann getan werden? Starkregen kann überall auftreten Derzeit max. 400 mm/tag auf 5kmx5km möglich Trend zu größeren Starkregenmengen und häufigeren Ereignissen möglich Was kann getan werden? Starkregenkartierung mit höherer räumlicher Auflösung mit Hilfe von Radar/Automaten/neue Methoden Hochaufgelöste Risikokarten für extreme Niederschläge Schaffung einer Kultur für den Umgang mit Naturgefahren einschließlich der Eigensicherung 38

39 Vielen Dank! Dr. Paul Becker Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes