Die Komponenten Wetter und Klima im Wasserhaushalt Leistungen des DWD zum vorsorgenden Hochwasserschutz

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1 Die Komponenten Wetter und Klima im Wasserhaushalt Leistungen des DWD zum vorsorgenden Hochwasserschutz Dr. Bruno Rudolf et al. Deutscher Wetterdienst 1

2 Übersicht Das Niederschlagsmessnetz des DWD RADAR-Messung und quantitative Niederschlagsbestimmung Starkniederschlagsstatistik KOSTRA Schneedecke und Schmelzwasser Klimawandel und Wasser KLIWA und KLIWAS 2

3 Übersicht Das Niederschlagsmessnetz des DWD RADAR-Messung und quantitative Niederschlagsbestimmung Starkniederschlagsstatistik KOSTRA Schneedecke und Schmelzwasser Klimawandel und Wasser KLIWA und KLIWAS 3

4 Das Messnetz des DWD 68 Wetterwarten, davon 39 rund um die Uhr mit Personal besetzt 112 Wetterstationen (Automaten) 1790 ehrenamtlich betreute Wetterstationen, davon 1354 online, davon 700 stündlich Stationen der Bundesländer 300 stündlich 1200 Stationen stündliche Daten in Echtzeit

5 REGNIE REGionalisierte NIEderschlagshöhen tägliche hochauflösende Rasterdaten des Niederschlags für Deutschland. tägliche Rasterfelder: ab 1931 für die alten Bundesländer ab 1951 für Deutschland monatliche Rasterfelder: ab 1891 für Deutschland 1 km² räumliche Auflösung 5

6 DWD-Referenzstation Wasserkuppe Hellmann Nipher Totalisator Tretjakov Pit Gauge Referenz bei Regen Referenz bei Schnee: DFIR - Double Fence Internat. Ref.) Deutscher Wetterdienst, Abt. Hydrometeorologie Dr. Bruno Rudolf 6

7 Vorhersage: Verbreitet Schauern in Sachsen 7

8 Übersicht Das Niederschlagsmessnetz des DWD RADAR-Messung und quantitative Niederschlagsbestimmung Starkniederschlagsstatistik KOSTRA Schneedecke und Schmelzwasser Klimawandel und Wasser KLIWA und KLIWAS 8

9 RADOLAN Das Verfahren RADOLAN des DWD kombiniert RADAR-Messungen mit den Daten der Wetterstationen zu flächendeckenden quantitativen Angaben in quasi Echtzeit 16 RADAR- Standorte Zur Zeit rund 1100 Stationen (incl. Bundesländer), Radarverbund, 16 Geräte (zukünftig 17), geplanter Ausbau auf 1300 Stationen, Radius 150 km, Niederschlags-Scan 5 min Stündliche RADOLAN-Nieder in quasi Echtzeit verfügbar 9

10 RADOLAN Ein außergewöhnliches Extremereignis Extremniederschlag in Dortmund, 26. Juli 2008 Flächenmittel mit RADOLAN gemessen : 129 mm in 2,5 Stunden Die Eintrittswahrscheinlichkeit ist nicht mehr berechenbar. RADOLAN Kombination der Messungen von Radar und den Wetterstationen Gesamtschaden ca. 17 Millionen Euro 10

11 RADVOR-OP Radarbasiertes Niederschlags Nowcasting zeitliche Extrapolation der Muster des quantifizierten Radarniederschlags Einschließlich der Bestimmung des Anteils des festen Niederschlags 11

12 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 12

13 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 13

14 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 14

15 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 15

16 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 16

17 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 17

18 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 18

19 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 19

20 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 20

21 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 21

22 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 22

23 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 23

24 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 24

25 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 25

26 RADVOR im zeitlichen Ablauf DWD Unit KU42 activities in regional and global QPE 26

27 RADVOR-OP Radarbasiertes Niederschlagsnowcasting Verlagerungsvektorfeld aus zurückliegenden Radarbildern Verlagerung des aktuellen Radarbilds bis zur einer Vorhersagezeit von 2h Quantifizierung auf Basis der aktuellsten Aneichung Persistenz der Häufigkeitsverteilung Vorhersage des wahrscheinlichen Aggregatzustands (+ Hagel) Basis: Synop, Blitze, Satelliten, NWV Aktuelle Forschung: Abschätzung des konvektiven Niederschlagspotenzials Basis: NWV, Blitze Deutscher Wetterdienst, Abt. Hydrometeorologie Dr. Bruno Rudolf 27

28 KOSTRA Übersicht Das Niederschlagsmessnetz des DWD RADAR-Messung und quantitative Niederschlagsbestimmung Starkniederschlagsstatistik KOSTRA Schneedecke und Schmelzwasser Klimawandel und Wasser KLIWA und KLIWAS 28

29 KOSTRA Extreme Starkniederschläge sind seltene Einzelereignisse 30,0 25,0 Niederschlagshöhe [mm] 20,0 15,0 10,0 5,0 0, Zeitliche Verteilung aller Starkniederschläge mit mindestens 10 mm in 15 min 35 Ereignisse in 56 Jahren (Station Hannover-Langenhagen) Jahr 29

30 KOSTRA 30

31 KOSTRA vs Starkniederschlagshöhen Dauer: 60 Minuten Wiederkehrintervall: 1 Jahr Abnahme Leichte Zunahme Zunahme (> 10 %) 31

32 SNOW Übersicht Das Niederschlagsmessnetz des DWD RADAR-Messung und quantitative Niederschlagsbestimmung Starkniederschlagsstatistik KOSTRA Schneedecke und Schmelzwasser Klimawandel und Wasser KLIWA und KLIWAS 32

33 SNOW Simulation Wasseräquivalent 48h-Vorhersage Niederschlagsdargebot 33

34 SNOW Beratungsgebiete des Modells SNOW bisherige Ausbaustufe 750 x 1000 km nächste Ausbaustufe vorauss. ab 2012/ x 1000 km Der Wert der Ergebnisse hängt im wesentlichen von den verfügbaren Daten ab: Österreich Tschechien Schweiz Polen

35 Übersicht Das Niederschlagsmessnetz des DWD RADAR-Messung und quantitative Niederschlagsbestimmung Starkniederschlagsstatistik KOSTRA Schneedecke und Schmelzwasser Klimawandel und Wasser KLIWA und KLIWAS 35

36 KLIWA Klimaveränderung und Auswirkungen auf die Wasserwirtschaft KLIWA ist eine Kooperation von DWD und den Wasserbehörden der Länder Bayern, Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz 36

37 KLIWA Sommer Gebietsniederschlag für Isar und Inn von 1931 bis 2010 Winter

38 KLIWA

39 KLIWA

40 Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserstraßen und Schifffahrt KLIWAS ist Teil der Deutschen Anpassungsstrategie KLIWAS ist ein Forschungsprogramm des Bundesverkehrsministers mit den Behörden - Bundesanstalt für Gewässerkunde, - Deutscher Wetterdienst, - Bundesamt für Seeschifffahrt - und Bundesanstalt für Wasserbau (Laufzeit von 2008 bis 2013) 40

41 Hydrologisch relevante Rasterdaten (HYRAS) Anzahl der Tage mit Starkregen (mind. 60 mm), 10jährige Zeiträume 41

42 Sommer Hydrologisch relevante Rasterdaten (HYRAS) Anzahl Tage mit weniger Niederschlags als 1 mm, 10jährige Zeiträume Winter Quelle: DWD

43 43 Anzahl heißer Tage RM5.1 HIRHAM5 ARPEGE HIRHAM5 REMO CLM ECHAM5-r1 CLM REMO ECHAM5-r2 REMO RACMO2 REGCM3 SMHIRCA ECHAM5-r3 HIRHAM5 SMHIRCA BCM SMHIRCA HadRM3Q3 HadCM3Q3 C4IRCA3 HadRM3Q16 HadCM3Q16 HadRM3Q0 CLM HadCM3Q0 A1B RCM GCM SRES- Scenario RM5.1 HIRHAM5 ARPEGE HIRHAM5 REMO CLM ECHAM5-r1 CLM REMO ECHAM5-r2 REMO RACMO2 REGCM3 SMHIRCA ECHAM5-r3 HIRHAM5 SMHIRCA BCM SMHIRCA HadRM3Q3 HadCM3Q3 C4IRCA3 HadRM3Q16 HadCM3Q16 HadRM3Q0 CLM HadCM3Q0 A1B RCM GCM SRES- Scenario Bandbreite der Projektionen

44 Veränderung des Niederschlags gegen aufgrund der Auswertung der Projektionen von 19 regionalen Klimamodellen Nahe Zukunft Sommer: eher Abnahme der zu erwartenden Niederschlagshöhen Winter: deutliche Zunahme der zu erwartenden Niederschlagsmengen 44

45 Fehlerfortpflanzung in der Modellkette nach D. Viner (2002), Advances in Global Change Research, 10,

46 Kommunikation Zusammenarbeit des DWD und der Hochwasserschutzbehörden der Bundesländer Jährliches Kundenforum Gemeinsame themenspezifische Arbeitsgruppen Halbjährlicher Newsletter Geschlossene Nutzergruppe im Metportal des DWD Teilnahme an LAWA-Sitzungen 46

47 Ausblick Anpassung der RADAR-Produkte an RADSYS-E neue Radarstandorte, erweiterter RADAR-Frequenzumfang Entwicklung einer RADAR-Klimatologie für Deutschland Zeitliche Verlängerung der HYRAS-Datenreihen Tägliche Niederschlagsanalysen weltweit Auswertung der Extreme in Klimaprojektionen 47

48 Adendum 48

49 Räumliche Abdeckung durch RADAR in der Region von Sachsen 49

50 Korrelation NAO Index zu Niederschlagsanomalien in Europa 60 Jahre NAO: Korrelation zu SOI stärker als zu vielen Mitteleuropäischen Regionen. Galizien, Island, Norwegen und Schottland besonders NAO sensitiv. Niederschläge in Mitteleuropa kaum korreliert mit SOI und NAO Deutscher Wetterdienst, Abt. Hydrometeorologie Dr. Bruno Rudolf

51 Fortlaufende Verbesserung in der Wettervorhersage

52 Ensemblerechnungen in der Wettervorhersage und für Klimaprojektionen

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