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KLIWA-Workshop "Extreme Hochwasser"


Konsequenzen aus der Klimaveränderung für die Wasserwirtschaft in Deutschland: Wissen und Unsicherheiten über die Folgen für regionale hydrologische Extreme

Referent: Prof. Dr.-Ing. Axel Bronstert - Universität Potsdam

Im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte wurden für mehrere Einzugsgebiete in Europa mit Hilfe des Verfahrens des Expanded Downscaling (EDS) regionale Klimaszenarien und -analysen für hydrologische Extremzustände durchgeführt. Dabei wurden auf Basis großräumiger Felder der Klimavariablen Temperatur, Luftdruck und atmosphärische Feuchte und unter Wahrung der statistischen Zusammenhanges zwischen großräumiger und lokaler Klimatologie Szenarien der künftigen regionalen Klimabedingungen in den unterschiedlichen Einzugsgebieten abgeleitet. Dieses Verfahren erfolgte ausgehend von drei unterschiedlichen großräumigen Klimadatensätzen:

  1. Klima-Reanalysen vom US National Center of Environmental Prediction (NCEP). Die resultierende Zeitreihe des lokalen Klimas kann als lokale Ausprägung der beobachteten bzw. rekonstruierten großräumigen atmosphärischen Bedingungen betrachtet werden.
  2. GCM-Ergebnisse für die Periode 2060 - 2090 unter Annahme des erwähnten Emissi-onsszenarios,
  3. GCM-Ergebnisse auf Basis einer Annahme von konstanten Treibhausgaskonzentrationen. Diese Ergebnisse dienen als Kontrolllauf des momentanen Klimas.

Dabei wurde festgestellt, dass für unterschiedliche Einzugsgebiete in Europa (Saar, Themse, Nordgriechenland, Nordtschechien) die mittleren Jahreswerte der Niederschlagsintensität allgemein zunehmen. Dies kann an einer Erhöhung der Gesamtniederschlagsmenge (Saar), oder an einer Verringerung der Auftretenshäufigkeit von Niederschlägen (Jizera) oder an beidem (Themse) liegen. Der mittlere Gesamtniederschlag steigt für alle Gebiete, mit Ausnahme Griechenland. Statistisch signifikant ist diese Zunahme allerdings nur für die maritim beeinflusste Saar und Themse. Ein sehr alarmierendes Ergebnis stellt auch die dramatische Abnahme der Niederschlagshäufigkeit im griechischen Gebiet dar.

In einem darauf aufbauenden DFG-Projekt wurde der Schwerpunkt auf die räumlich und zeitlich konsistente Durchführung des Downscaling gelegt. Die Hauptbedeutung - insbesondere für die Abflussentstehung in großen Einzugsgebieten - liegt hierbei eindeutig auf der Kombination räumlicher und zeitlicher Detailtreue. Für die von uns analysierten Abflüsse der Ruhr und des Neckars ergaben sich für die künftige Klimaentwicklung "Business as usual" deutliche Zunahmen (im Sommer und im Winter) der Hochwasserabflüsse, vor allem für den Neckar. Die Niedrigwasser nehmen danach im Winter ebenfalls zu, die Sommerniedrigwasser erscheinen eher stationär.

Der (relative) Erfolg dieser Methodik verdeutlicht, dass für Klimaimpakt-Untersuchungen hydrologischer Extreme ein Downscaling-Verfahren erforderlich ist, das:

  • die räumliche Konsistenz von meteorologischen Feldern (insbesondere Niederschlag) behält
  • möglichst viele bzw. aller relevanten und weitgehend "robusten" Informationen der globalen Felder der Klimavariablen (GCM-Ergebnisse, Re-Analysen) als Eingangsinformationen nutzt.

Die Ergebnisse zeigen, dass

  • die Unsicherheiten von Downscaling-Verfahren (noch) sehr groß sind, dass aber
  • trotzdem eine beträchtlicher Teil der Variabilität des Klimas und der Abflussbedingungen erklärt werden kann,
  • eine statistische Stationarität des Klimas und der hydrologischen Extreme in den untersuchten Regionen nicht (mehr) gegeben ist,
  • in den untersuchten Regionen mit stärkeren Hochwasserereignissen, insbesondere im Winter zu rechnen ist.

Diese neuen Erkenntnisse sollten mittelfristig in Aussagen über künftige Hochwasserabflüsse bzw. -wahrscheinlichkeiten einfließen. Sie können von hoher Relevanz für die Entwicklung des HW- und NW-Risikos sein. In Großbritannien werden entsprechende Erkenntnisse bereits mit für die Bestimmung der Hochwasserabflusswerte unterschiedlicher Wiederkehrintervalle verwendet.




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