Das Projekt Starkregen DWD/GDV

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1 Deutscher Wetterdienst Das Projekt Starkregen DWD/GDV Dr. Paul Becker Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes

2 NATURGEFAHR +++ Hochwasser +++ 2

3 NATURGEFAHR +++ Sturmflut +++ 3

4 NATURGEFAHR +++ Sturm Tornado +++ 4

5 NATURGEFAHR +++ Hagel +++ 5

6 NATURGEFAHR +++ Starkregen Hamburg 6. Juni

7 Starkregenrisiko ist nicht an Gewässern gebunden! Hochwasserrisiko an Flussgebieten Starkregenrisiko überall Quelle: BMU 6

8 Was wissen wir über Starkregen in Städten? Hamburg, 6. Juni 2011: Lokales Starkniederschlagsereignis setzt u.a. Hamburger Hauptbahnhof unter Wasser REGNIE RADOLAN Stationsmeldungen zeigen nur relativ unbedeutende Niederschläge Mit RADOLAN-Verfahren ausgewertete Niederschlagshöhen z. T. über 50 mm/tag 7

9 Starkniederschlag Hamburg 06. Juni 2011 Fünf-Minütliche Niederschlagshöhen für den 06. Juni 2011 (von 13 bis 17 UTC) an der Station Fuhlsbüttel (blau) bzw. in Allermöhe aus Radarmessungen (rot) 11,47 mm/5 min Allermöhe (Radarmessungen) 2,01 mm/5 min Fuhlsbüttel (Station) Ohne Kenntnis der Radardaten wären die lokalen Überschwemmungen im Hamburger Stadtgebiet nicht nachvollziehbar: Weder die innerhalb dieser vier Stunden gefallenen 11,22 mm an der Station Fuhlsbüttel noch die maximal in fünf Minuten gemessenen 2,01 mm können es ausrichten. Die in Allermöhe zeitlich kurz zuvor aus Radarmessungen ermittelten Werte von 55,57 mm/4h bzw. 11,47 mm/5 min zeigen die Unverzichtbarkeit von radarbasierten Niederschlagsanalysen für starkregenorientierte Auswertungen. 8

10 Starkniederschlag Statistik ohne Radarbeobachtung mm <14 14 bis <15 15 bis <16 16 bis <17 17 bis <18 18 bis <19 19 bis <20 20 bis <22 22 und mehr KOSTRA-DWD 2000: Sommer, D=60min, T=1a Regionale Verteilung der Häufigkeit, Wiederkehrzeiten (Jährlichkeiten) von Starkniederschlagshöhen Bezugszeitraum: Rasterfläche: 8,45 km x 8,45 km Verschiedene Dauerstufen des Niederschlags Als Karten verfügbare Dauerstufen: D = 15 min, 60 min, 12 h, 24 h, 48 h, 72 h Jährlichkeiten: T = 1 a 10 a 100 a 9

11 Starkniederschlag Statistik ohne Radarbeobachtung Stadteffekt? Stadteffekt? NEIN!? Stadteffekt? JA! 10

12 Veränderung von Starkniederschlag -> Ergebnisse von Klimaprojektionen Winter deutliche Zunahme moderate Zunahme keine Änderung leichte Abnahme Änderung der Starkregenhäufigkeit (99. Perzentil) bis 2100 im Vergleich zu , 6 Projektionen, A1B-Szenario 11

13 Erwartete Trends extremer Niederschläge Beispiel Stadt Köln Basis stündliche Niederschlagssummen des reg. Klimamodells HIRHAM 5, Szen. A1B an 9 Gitterpunkten im Raum Köln Jährlichkeit T=1 (ein Ereignis/Jahr) Entsprechend dem 99,99 %-Perzentil Ergebnis Niederschlagsereignisse die im Zeitraum nur einmal aufgetreten sind, können in der Mitte des Jahrhunderts zwischen 1,35 und 2,9 mal häufiger auftreten. 12

14 Neue Datenquelle: Niederschlagsbeobachtung mit RADOLAN System 17 C-Band Doppler-Radare Automatische Niederschlagsstationen des DWD und ausgewählter Bundesländer (~1300) 13

15 Neue Datenquelle: Niederschlagsbeobachtung mit RADOLAN System 13

16 REGNIE (Stationen) Kleinräumige Strukturen in Wochensumme durch Orographie bestimmt RADOLAN (Radar & Stationen) Kleinräumige Strukturen in Wochensumme durch lokale Extrema geprägt 1/10 mm Anwendung: Jahrhunderthochwasser 2013 Wochenniederschlag vom 27. Mai bis zum 03. Juni 2013, 6 UTC 14

17 Neue Datenbasis zur Entwicklung einer RADAR-gestützten Niederschlagsklimatologie zur Erfassung der räumlichen Verteilung von Extremniederschlägen Stationen: Lange Zeitreihen (> 50 Jahre) verfügbar Angeeichte Radardaten: Kurze Zeitreihen (< 10 Jahre) verfügbar (ab 06/2005) Zeitreihe (Tageswerte) des Niederschlags aus Stations- bzw. Radarmessungen für Köln-Wahn ab mm/h = einmal pro Jahr (gem. KOSTRA-DWD-2000) Zeitreihe (Stundenwerte) des Niederschlags aus Stations- bzw. Radarmessungen für Köln-Wahn ab 06/2005 Anwendung: Niederschlagsklimatologie 15

18 Methodischer Ansatz: Statistische Starkniederschlagsanalyse Bestimmung der Niederschlagshöhen aus Radardaten für verschiedene Wiederkehrzeiten zwischen 1a und 20a für verschiedene Dauerstufen zwischen 1h und 72h basierend auf den 20 ranghöchsten unabhängigen Niederschlagssummen für die Zeitserien für jeden 1km² Radarpixel basierend auf der neuen Richtlinie DWA 1 -A 531 (DWA: Starkregen in Abhängigkeit von Wiederkehrzeit und Dauer, Arbeitsblatt DWA-A 531, September 2012) 1 : DWA = Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.v. vergleichbar zu der Methode in KOSTRA-DWD-2000 (stationsbasiert) Langjährige Erfahrung des DWD bei der Anwendung der Methode Anwendung: Niederschlagsklimatologie 16

19 Erste Studien für die Testregion Köln zusätzliche QC des angeeichten Produkts: Clutterfilter Schnelle Analyse der archivierten Daten Starkniederschlagstatistik in Köln mit Radar Region Köln 41 km x 41 km bis (P)reanalyse Auswertung der archivierten angeeichten radarbasierten Niederschlagsanalysen 17

20 Radarbasierte Niederschlags(p)reanalyse Köln, Monatssumme des Niederschlags für April 2007 Korrektur der Clutterpixel unter Verwendung eines speziellen Filters (Winterrath und Rosenow, 2007, Adv. Geosci., 10, 77-83) Zusätzlicher visueller Qualitätscheck durch Experten Starkniederschlagstatistik in Köln mit Radar (P)reanalyse REGNIE (interpolierte Bodendaten) RADOLAN RADOLAN, clutter korrigiert 18

21 Starkniederschlagsstatistik in Köln mit Radar Radarbasierter maximaler 1h-Niederschlag ( ) 19

22 Starkniederschlagstatistik in Köln mit Radar Radarbasierte 1h-Niederschlagshöhe für die Wiederkehrzeit von 10 Jahren in der Region Köln Maximaler Niederschlag wesentlich höhere 1h-Maximalwerte aus Radardaten bedingen höhere 10a-Starkniederschlagshöhen wesentlich höhere Variationsbreite der radarbasierten 10a-Starkniederschlagshöhen, aber im Mittel geringere Werte als KOSTRA-DWD-2000 (stationsbasiert) nach KOSTRA-DWD

23 Methode: Erstellung radarbasierter Starkregenstatistik und Verschneidung- mit GDV basierter Schadenstatistik DWD Radarinformation Deutschlandweite Re-Prozessierung RADOLAN ab 2001 Möglichkeit 1 DWD Starkregenstatistik Deutschlandweite Radarklimatologie Starkniederschlag GDV Schadenstatistik Deutschlandweite Starkregenschadendaten ab 2001 Köln, D=1h, RR(10a) Dortmund,

24 Starkregenprojekt: Zielstellung Deutschlandweite Aufbereitung der meteorologischen Informationen zu allen Starkregenereignissen seit Anfang 2001 auf Basis der Radardaten des DWD Deutschlandweite Aufbereitung der Schadenerfahrung der Versicherer und ihre Schadenstatistik Untersuchung des Zusammenhangs von Meteorologie und Schaden und Kartierung der Starkregenrisikos in möglichst PLZ genauer Auflösung 22

25 Zusammenfassung 1. Neben Hochwasser, Sturm, Sturmflut und Hagel stellt Starkregen eine wesentliche Naturgefahr dar 2. Das Risiko von Starkregen ist im Gegensatz zu Hochwasser nicht gewässergebunden und damit komplexer und deutschlandweit verbreitet 23

26 Zusammenfassung 3. Schadensträchtige Starkregenereignisse sind kleinräumig (Dortmund 2008, Hamburg 2011) und daher nur mit dem DWD Radarverbundnetz gut zu erfassen 4. Im Projekt werden erstmals deutschlandweit GDV Schadendaten mit DWD Starkregenstatistiken PLZ genau verschnitten mit dem Ziel Zusammenhangsmaße zu bestimmen. 23

27 Zusammenfassung 5. GDV und DWD eröffnen hiermit eine dauerhafte Kooperation zur deutschlandweiten Kartierung des Starkregenrisikos inklusive Ihrer regelmäßigen Aktualisierung auf Basis der wachsenden Starkregenstatistiken beider Partner 23

28 Deutscher Wetterdienst Vielen Dank! Dr. Paul Becker Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes