Sturzflutwarnsystem Thüringen

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1 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS Workshop: Klimamonitoring Klimaveränderungen erkennen und verstehen 26. Oktober 2010, TLUG Jena Sturzflutwarnsystem Thüringen ringen - Pilotprojekt Trusetal -

2 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F2) Hochwasser 2010 Bosnien Juni Südfrankreich Juni Sachsen August Sachsen, Sachsen-Anhalt September Polen, Tschechien August, September Quelle:

3 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F3) Klimaprojektionen: Winter etwa 40 Prozent mehr Regenmenge weniger Schnee- und Eis- Speicherung enorm beschleunigte Abflüsse in kleinen Einzugsgebieten mit kurzem Antwortverhalten Rote Weißeritz in Dippoldiswalde am (Quelle:

4 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F4) Thüringer Landtag Vorstellung des Thüringer Klima- und Anpassungsprogramms Staatssekretär Stefan Baldus hebt STUWASYS ausdrücklich als Schlüsselprojekt des Thüringer Klima- und Anpassungsprogramms hervor.

5 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F5)

6 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F6) STUWASYS Sturzflutwarnsystem Thüringen Bildung einer Forschungskooperation zwischen : Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Forsten, Umwelt und Naturschutz Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie Fraunhofer-Anwendungszentrum Systemtechnik AST Ilmenau Lehrstuhl für Geoinformatik, Geohydrologie und Modellierung des Instituts für Geographie der Friedrich-Schiller-Universität Jena Kommunaler Partner: Gemeinde Breitungen

7 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F7) STUWASYS Sturzflutwarnsystem Thüringen Vorhersage und Management von Hochwasserereignissen an kleineren Flüssen und Bächen bei Starkniederschlägen Pilotprojekt: Einzugsgebiet der Truse bis zum Pegel Trusetal Projektstart im Herbst 2008 derzeit in der dritten Projektphase

8 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F8) Projektphase I Evaluierung eines prototypischen Einzugsgebietes Evaluierung passender hydrologischer Modelle zur N-A-Modellierung Kalibrierung und Validierung der geeigneten Modelle

9 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F9) EZG Truse A=27,58 km² 60% Nadelwald 29% Grünland 4,5% Siedlungsfl. Gr. Inselsberg 915m NN, mm Pegel Trusetal 336 m NN, 928 mm

10 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F10) Hydrologische Modelle zur N-A-Modellierung J2000/JAMS des Lehrstuhls für Geoinformatik, Geohydrologie und Modellierung, Basis Hydrological Response Units HRU konzeptionelles Lorent-Gevers-Modell des Fraunhofer AST in der Simulationsumgebung Matlab/Simulink mit beiden Modellen konnten zufriedenstellende Ergebnisse erzielt und ihre Eignung für den operativen Betrieb nachgewiesen werden Verweis auf Zwischenbericht

11 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F11) Projektphase II Evaluierung geeigneter klimatologischer Prognoseprodukte Aufbau einer Testinstallation und Überführung in den operativen Betrieb Schaffung einer geeigneten Web-Plattform mit aktivem Benachrichtigungsdienst als erstes Element eines Katastrophenmanagements Eignungstest der Interaktiven Gefahrenkarte (INGE) für die Alarm- und Einsatzplanung von Kommunen

12 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F12) Internetportal STUWASYS - Webportal mit eigener Nutzerverwaltung - Benachrichtigungsdienst - operativer Betrieb - Server gehostet bei Projektpartner Fraunhofer AST, weiterer Partner: <i-d> Weimar GmbH

13 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F13) Numerische Wettervorhersage Der DWD setzt zurzeit drei Modelle für die tägliche Wettervorhersage ein, das Globalmodell GME, das Regionalmodell COSMO-EU für Europa, sowie das hoch auflösende Modell COSMO-DE DE. Ausgangspunkt der Vorhersagerechnung ist jeweils ein Anfangszustand, der im Rahmen der Datenassimilation festgelegt wird. Datenassimilation: Nutzung von meteorologischen Beobachtungen, um den aktuellen Zustand der Atmosphäre und damit den Anfangszustand der Modellvorhersagen zu bestimmen. Quelle: DWD

14 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F14) Klimatologische Prognosedaten des Deutschen Wetterdienstes Numerische Vorhersagemodelle Globalmodell GME COSMO-EU COSMO-DE Schneemodell Snow

15 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F15) Problem Parametrisierung und Skalentrennung Zu parametrisierende Prozesse müssen in ihren charakteristischen räumlichen und zeitlichen Skalen wesentlich kleiner als die Skala des Modellgitters sein. Beim GME und COSMO-EU reicht die Auflösung für eine explizite Simulation der Konvektion nicht aus. Nur COSMO-DE erlaubt in groben Zügen eine direkte Simulation von Schauern und Gewittern. Quelle: DWD

16 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F16) Radarmeteorologie Das Wetterradar vermittelt laufend meteorologische Größen in einem Umkreis 256 km. Ein Sendepuls in Wolken mit Niederschlag verursacht über einen Rayleigh-Streuprozess an Wassertröpfchen ein Echosignal. (Radarwellenlänge ist auf kleine Regentröpfchen abgestimmt (0,2 bis 6 mm Ø), der Radarstrahl (1 ) bewegt sich vor allem in Bodennähe <1500 m, aber auch in Schichten darüber)

17 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F17) Radarmeteorologie Radarreflektivitätsfaktor Z aller Niederschlagsteilchen in der Raumeinheit 1 /km betont bei Zunahme Tropfengrößen gegenüber der -anzahl (mm 6 ) im Regentropfenspektrum und lässt laufend eine Bestimmung der Regenrate R über Bodenflächen zu. Schneebestimmung ist wegen der stark variablen Flockenformen und Befeuchtungen schwieriger, Hagel ist mit >55 dbz erkennbar ( dbz =10*log Z). Quelle: DWD

18 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F18) Charakteristik der verwendeten DWD-Vorhersageprodukte DWD-Forecast räumliche Vorhersage- Aktualis.- Auflösung horizont zyklus [km] [h] [h] GME 40, COSMO-EU 7, (6) COSMO-DE 2, RADVOR 1,0 2 2 COSMO: alle benötigten Klimadaten RADVOR: Niederschlag

19 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F19) CellMOS Abbonierbares Produkt des DWD Analyse CellMOS-Prognosen seit Gewittersaison 2010 Derzeit in Testphase befindlich Kurzfristvorhersage zu konvektionellen Starkniederschlagsereignissen mit zeitlicher Aussage, quantitativer Aussage und Aussage über Eintrittswahrscheinlichkeit Direkte Einbindung in STUWASYS ab 2011 vorgesehen Gespräche mit dem DWD vereinbart

20 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS(F20) Projektphase III Verbesserung der Modellgüte durch Zustandsschätzung, Autokalibrierung Ensemblemodellierungen Optimierung der zeitlichen Verfügbarkeit der Prognosedaten Einbindung Regressionsansatz (als 3. N/A-Modell) Analyse der Teststellung, der Eingangsdaten und der Systemantworten außerdem: Behebung von Verzögerungen im Warnablauf Verbesserung der Nutzerfreundlichkeit der Web-Plattform Anwendung von INGE für die Gemeinde Breitungen

21 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F21) Problematik der zeitlichen und räumlichen r Variabilität t der Vorhersagedaten - konvektives Starkniederschlagsereignis am 12. Juli dieses Jahres - vierthöchster gemessener Wasserstand seit 1961

22 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS(F22) RADOLAN- Messdaten vom für Uhr MESZ DWD-Station Kleiner Inselsberg: 58 mm/h Gebietsmittel: 48 mm/h

23 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F23) COSMO-EU von Uhr für Uhr MESZ ca Uhr verfügbar

24 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS(F24) COSMO-DE von Uhr für Uhr MESZ ca Uhr verfügbar

25 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F25) COSMO-DE von Uhr für Uhr MESZ ca Uhr verfügbar

26 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS(F26) RADVOR von Uhr für Uhr MESZ ca Uhr verfügbar

27 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F27) RADVOR von Uhr für Uhr MESZ ca Uhr verfügbar

28 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS(F28) RADVOR von Uhr für Uhr MESZ ca Uhr verfügbar

29 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS(F29) CellMOS- Warnungen per ******************************************************************************* WARNUNG VOR EXTREMEM GEWITTER FUER Trusetal AUSGEGEBEN um UTC ******************************************************************************* GUELTIG von bis UTC ***ES BESTEHT EINE GEFAEHRLICHE WETTERSITUATION*** Ein markantes Gewitter befindet sich etwa 25 km SW von Trusetal. Es erreicht Trusetal um etwa UTC mit einer Wahrscheinlichkeit von 75 % Ein weiteres schweres Gewitter befindet sich etwa 4 km S von Trusetal. Es erreicht Trusetal um etwa UTC mit einer Wahrscheinlichkeit von 99 % Ein drittes extremes Gewitter befindet sich etwa 4 km NE von Trusetal. Es erreicht Trusetal um etwa UTC mit einer Wahrscheinlichkeit von 99 % Ein viertes schweres Gewitter befindet sich etwa 11 km S von Trusetal. Es erreicht Trusetal um etwa UTC mit einer Wahrscheinlichkeit von 99 % Ein fuenftes markantes Gewitter befindet sich etwa 18 km SW von Trusetal. Es erreicht Trusetal um etwa UTC mit einer Wahrscheinlichkeit von 89 % Diese Gewitter koennen folgende Erscheinungen produzieren......extremen NIEDERSCHLAG VON BIS ZU 63 L/QM INNERHALB KURZER ZEIT...keine oder nur marginale Boeen...nur gelegentlichen Blitzschlag ************* Beginn der Wahrscheinlichkeitswarnungen fuer TLUG ************************* Wahrscheinlichkeit fuer Niederschlag > 10 mm :100% Wahrscheinlichkeit fuer Niederschlag > 25 mm : 98% Maximale Reflektivitaet : 62dBz

30 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS(F30) Fazit - Ein Frühwarnsystem für Sturzfluten in Thüringen für ein prototypisches Einzugsgebiet wurde zu Testzwecken entwickelt und befindet sich im operativen Betrieb. - Zum Einsatz kommen die derzeit aktuell verfügbaren Wetterprognose-Produkte des DWD: COSMO-EU, COSMO-DE, RADOLAN, CellMOS - Der guten bis sehr guten Güte der zum Einsatz kommenden N/A-Modelle stehen noch zum Teil erhebliche Probleme mit der Niederschlagsmenge sowie der räumlichen und zeitlichen Variabilität der Prognosedaten gegenüber. - Das Projekt muss einem ständigen Prozess der Weiterentwicklung unter dem Aspekt der Einbindung sich kontinuierlich verbessernder Prognosedaten unterliegen.

31 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F31) STUWASYS Sturzflutwarnsystem Thüringen Ausblick: Prototyp von STUWASYS soll in Abhängigkeit vom Ergebnis der Teststellung (läuft bis III/2011) mit Ziel der Thüringenweiten Anwendung weiterentwickelt werden

32 Sturzflutwarnsystem Thüringen STUWASYS (F32)