DWD Wetterradar zur Beurteilung von Regenbecken in Baden-Württemberg

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1 DWD Wetterradar zur Beurteilung von Regenbecken in Baden-Württemberg Dipl.-Ing. Gerhard Langstädtler +49 (0) aqua_plan Ingenieurgesellschaft für Problemlösungen in Hydrologie und Umweltschutz mbh, Aachen

2 Der Deutsche Wetterdienst (DWD) besitzt lange Beobachtungsreihen Er veröffentlicht auf Basis des DWD-Gesetzes seit dem Sommer 2014 einen Großteil seines Datenbestandes Mit der aktuellen Novellierung des DWD-Gesetzes in 2017 ist die Veröffentlichung noch umfassender geworden Erreichbar sind alle Daten über das Climate Data Center (CDC): ftp://ftp-cdc.dwd.de/pub/cdc Hier befinden sich Stations- und Radarniederschlagsmessungen Die Benutzung dieser Daten ist kostenfrei Teilweise liegen die Stationsreihen für über 100 Beobachtungsjahre vor Die Radarniederschlagsdaten stehen seit 2005 zur Verfügung Aktuelle Daten werden mit nur 2 bis 3 Stunden Verzögerung veröffentlicht Einzige Hemmschwelle: Alle DWD-Daten liegen in einem Datenpool für ganz Deutschland Ihnen fällt die Aufgabe zu, die relevanten Daten für Ihren Bewirtschaftungsraum herauszuziehen

3 Welche Vorteile bringt die Verwendung der DWD-Daten? Modellkalibrierung mit lokaler, flächendifferenzierter Systembelastung Langzeitsimulation mit lokalem Wettergeschehen aus Stations- oder flächendifferenzierten Radardaten Verfolgung der Systembelastung mit aktuellen Wetterdaten an einzelnen Regenbecken im gesamten Entwässerungsnetz Bewertung von Einstau- und Entlastungsereignissen an Regenbecken im Trenn- und Mischsystem, auch unter Einbeziehung von Niederschlagsjährlichkeiten Hochwasserwarnungen durch flächendifferenzierte Modellbelastungen Sofortige Bewertung von Starkregenereignissen nach Niederschlagssummen und Jährlichkeiten gewünschter Dauerstufen Starkregenindex zur Kommunikation mit der Öffentlichkeit Identifikation der lokal relevanten Trockenwettertage für z.b.: Jahresschmutzwassermenge Fremdwasseranalysen

4 Die Nutzung der DWD-Daten konfrontiert den Planer und Betreiber also mit dem Problem: Wie ziehe ich die relevanten Messdaten für mein individuelles Untersuchungsgebiet aus dem gesamtdeutschen DWD-Datenpool heraus? Diese praktische Anwendung übernimmt ein leistungsstarkes Messdatenmanagementsystem (MDMS) Unter einem Messdatenmanagementsystem (DWA-M 151) versteht man ein System zur kontinuierlichen und dauerhaften Speicherung, Aufbereitung, Auswertung sowie Austausch von Mess- und Metadaten Ein MDMS beinhaltet : Werkzeuge für die Strukturierung und Verwaltung des Messnetzes Es bietet Fachverfahren zur Datenprüfung, -korrektur und Auswertung Es erzeugt benötigte Produkte, wie Grafiken und Berichte Zudem bietet es Schnittstellen zum Datenimport und -export zur bedarfsgerechten Einbindung in die Systemumgebung des Anwenders

5 Beeinflussbarkeit der Kosten Die Motivation zur Nutzung der DWD-Daten erschließt sich vor allem durch: Die Beeinflussbarkeit der Kosten in Planung & Betrieb von Entwässerungssystemen Messdaten Messdaten Bemessungsdaten Erfolgskontrolle Langzeitänderungen Klima Modellkalibrierung Abnahme Optimierung Steuerung gemessene Grundlagendaten Eigenkontrolle Selbstüberwachung Idee Konzept Grundlagen, Planung Entwurf Bau Inbetriebnahme Betrieb Optimierung nach DWA-M 151

6 Das DWA-M 151 empfiehlt die Zusammenführung jeglicher Daten in einem MDMS Datenerfassung vor Ort Messdatenmanagementsystem Metadaten Messgeräte mit Speicherung vor Ort Messgeräte mit DFÜ zum MDMS beliebige Zeitreihen (Simulationsdaten, Daten aus anderen MDMS,...) Messgeräte mit DFÜ zu einem Leitsystem Leitsystem zentrale Speicherung Planung, Abrechnung, Betrieb, Unterhaltung und Bewirtschaftung, Selbstüberwachung etc. Datenaufnahme/ Import in das MDMS Import der Metadaten Import der Messdaten Prüfung Korrektur Auswertung Dokumentation/Visualisierung Datentausch/Export Datenarchivierung Prozessbeschreibung als Teil des MDMS Eingangsdaten Produktionsdaten nach DWA-M 151

7 MDMS-Expert der DWA und AquaZIS Suchbegriff im Web eingeben: MDMS-Expert oder: AquaZIS

8 Welche Beobachtungsdaten hat der DWD im Angebot für Baden-Württemberg? Zum einen sind dies ca. 230 Stationen mit den unterschiedlichsten Beobachtungsgrößen, in erster Linie Niederschlag Aus Radarniederschlagsmessungen stehen mit dem RADOLAN-Kompositprodukt ca Radarpixel zur flächendifferenzierten Abdeckung der Landesfläche bereit

9 Wie kann das MDMS jeden von Ihnen bei der Akquisition der DWD-Daten unterstützen? Das MDMS startet mit der Kartendarstellung von Deutschland oder Baden-Württemberg Im Rahmen Selektion den Eintrag Karte auswählen und in das Eingabefeld den Namen des gewünschten Untersuchungsgebietes eintragen (z. B. Fellbach), mit Return die Suche starten

10 Systemantwort: Trefferliste Sie wählen aus der Trefferliste das gewünschte Kartenelement aus, auf welches sich die Karte anschließend fokussiert Damit kennt das MDMS Ihr Bewirtschaftungsgebiet.

11 Mit dieser geografischen Orientierung können Sie das MDMS im DWD-Datenpool nach verfügbaren Daten forschen lassen: Sie starten das Modul DWD-Stammdaten einrichten Testen, ob die Verbindung zum DWD-CDC-Server aufgebaut werden kann Legen fest, welche Daten eingerichtet werden sollen DWD-Stationen und/oder DWD- RADOLAN und erweitern ggf. den Suchradius für die Stationssuche über Ihr Bewirtschaftungsgebiet hinaus

12 DWD-Stammdaten einrichten Im Testmodus werden Ihnen die gefundenen Stationen sowie die Anzahl der relevanten RADOLAN-Pixel aufgelistet und in der Karte dargestellt Sie haben die Möglichkeit, das Ergebnis anzunehmen oder den Suchvorgang mit geänderten Randbedingungen zu wiederholen Abschließend lassen Sie die Stammdaten im System anlegen Damit haben Sie die Verknüpfung zum DWD- Datenpool für Ihre relevanten Messdaten hergestellt.

13 DWD-Stammdaten einrichten abschließen Abgeschlossen wird der Einrichtungsprozess mit einem Hinweisfenster, in dem die KOSTRA-DWD 2010 Raster benannt werden, die im System noch unbekannt sind Die Erfassung der KOSTRA-DWD 2010 Grundwerte ist erforderlich, falls später Auswertungen mit Jährlichkeiten oder Starkregenindices gemacht werden sollen

14 KOSTRA-DWD 2010 Grundwerte im MDMS sehr effizient erfassen Die Grundwerte erhalten Sie aus KOSTRA-DWD 2010 Die 8 Grundwerte für die Dauerstufen 15 min, 60 min, 12 h und 3 d jeweils für 1a und 100a eintragen Alle übrigen Dauerstufen und Jährlichkeiten werden nach der KOSTRA-Methode interpoliert und stehen dauerhaft für weitere Auswertungen zur Verfügung

15 DWD-Messdaten aktualisieren Mit dem Import-Modul lassen sich jederzeit komfortabel alle DWD-Daten aktualisieren Wählen, ob DWD-Stationen (das aktuelle Jahr oder historische Daten) und/oder DWD-RADOLAN-Daten aktualisiert werden sollen In den Optionen festlegen, ob nur Niederschlag ausschließlich die selektierten Stationen und selektierten Pixel ergänzend oder überschreibend importiert werden soll

16 Langjährige Stationszeitreihen Dampfdruck / Luftfeuchte Lufttemperatur Niederschlag Schneehöhe

17 Langjährige Stationszeitreihen Entwicklung der äußeren Systembelastung Trendtests: signifikant

18 Langjährige Stationszeitreihen Entwicklung der äußeren Systembelastung Trendtests: signifikant

19 Starkregenindex SRI zur Kommunikation mit der Öffentlichkeit Es können alle derzeit diskutierten Auswertungsmethoden zum Starkregenindex angewendet werden: SRI7 SRI12 absolut SRI12 ortsbezogen SRI12 EGLV etc. Mittlerweile haben sich die Fachkollegen auf eine SRI- Berechnungsmethode geeinigt

20 Starkregenindex SRI Essen Dortmund 2008

21 Starkregenindex SRI Bochum 2013

22 Starkregenindex SRI Bonn Juni 2016

23 Starkregenindex SRI Großraum Osnabrück 2016

24 Starkregenindex SRI Düsseldorf 2016

25 Starkregenindex SRI Wuppertal 2016

26 Starkregenindex SRI: Tabellarische Ausgabe

27 DWD- Niederschlag für die Selbstüberwachung von Regenbecken Nutzen Sie ein MDMS zur Datenkontrolle und Korrektur

28 MDMS: Interaktive und automatische Zeitreihenkorrektur

29 DWD- Niederschlag zur Fremdwasseruntersuchung

30 Der Mehrwert eines MDMS begründet sich in folgenden Leistungsmerkmalen: Überprüfung und Korrektur jeglicher Messdaten Arbeiten auf geprüfter und ggf. korrigierter Datenbasis Nachweis der rechtlichen Vorgaben, wie z. B. Selbstüberwachung: Ereignisdauer, Häufigkeit, Ausfallzeiten Erkennen und Beseitigen von Betriebsstörungen im Systemzusammenhang Überprüfung und Optimierung des eigenen Bewirtschaftungssystems Verifizierung von Kanalnetzberechnungsmodellen Führen von Nachweisen für Starkregenereignisse Erstellung von Berechnungsgrundlagen, wie Modellregen und Regenreihen Einbeziehung aller relevanten DWD-Daten

31 VOR ALLEM: Ein zentraler Datenpool Einfacher und schneller Zugriff auf alle unkomprimierten Messund Metadaten Beliebige Kombination, Verknüpfung und Gegenüberstellung abhängiger Beobachtungsgrößen Vielen Dank! Ich hoffe, Ihnen interessante Perspektiven dargestellt zu haben. Gerhard Langstädtler