Extreme Niederschläge im Visier

Niederschläge sind nicht nur ein wichtiger Bestandteil des globalen Wasserkreislaufs sondern auch für die belebte Welt das wichtigste Wetterelement. Wissenschaftler der deutschen Meteorologischen Institute arbeiten intensiv daran, die Vorhersage von Extremniederschlägen und deren räumlichen Verteilung zu verbessern. Wichtig ist dies sowohl für die Katastrophenvorsorge bei Hochwassern als auch für die Genauigkeit von Klimamodellen.

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Zusammen mit der Lufttemperatur bestimmt die Niederschlagshöhe das natürliche Erscheinungsbild der Erdoberfläche und das Überleben in der Pflanzen- und Tierwelt. Entgegen der subjektiven Wahrnehmung ist die Zeit, in denen die Niederschläge fallen, in allen Klimazonen der Erde jedoch vergleichsweise kurz. So kommt es in Mitteleuropa im statistischen Durchschnitt lediglich in jeder zwanzigsten Minute zu Niederschlägen – allerdings mit starken Unterschieden in der Intensität und räumlichen Verteilung.

Im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms „Quantitative Niederschlagsvorhersage“ sind Wissenschaftler der deutschen Meteorologischen Institute den Bedingungen für die Entstehung extremer Niederschläge auf der Spur. Mithilfe atmosphärischer Messungen und dem Vergleich mit historischen Beobachtungsreihen sollen die Parameter für die maximalen regionalen Niederschlagshöhen bestimmt werden. So zeigen beispielsweise erste Ergebnisse für das Erzgebirge, das in Kammlagen innerhalb von 24 Stunden mehr als 500 Millimeter fallen können. Dies ist weitaus mehr als bisher angenommen.

Flusseinzugsgebiete entscheidend

Solche Berechnungen werden gebraucht, um beispielsweise die Katastrophenvorsorge bei drohenden Hochwassern verbessern zu können. Denn nur bei genauer Kenntnis der Niederschlagsintensitäten in Flusseinzugsgebieten lassen sich verlässliche Bau- und Schutzwerke errichten. Deren Höhe und Sicherheit orientiert sich bislang an den so genannten Jahrhundertereignissen, die mit gerade noch vertretbarer Unsicherheit aus den vorhandenen Beobachtungsreihen ableitbar sind. Zudem stellen sie nach weit verbreiteter Auffassung für den Nutzer ein noch als „erträglich“ empfundenes Restrisiko dar.

Unabhängig von der Höhe dieses Schwellwertes kommt es aber regional immer wieder zu extremen Niederschlägen, die viel höher sind als bei einem Jahrhundertereignis. Allerdings kann die Höhe der möglichen Niederschläge nicht ins Unermessliche steigen, sondern wird durch die regionalen Gegebenheiten der Topographie und der Klimabedingungen nahezu gleichermaßen begrenzt. Daher ist es möglich und auch erforderlich, für jedes Flusseinzugsgebiet die maximal möglichen Niederschlagshöhen pro Tag zu bestimmen. Nur so lassen sich die Modelle für den Hochwasserschutz effektiv verbessern.

Niederschlagsmessung

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Methodisch bieten sich zwei Wege an, die maximale Niederschlagshöhe für eine Region zu ermitteln. Als wichtige Orientierungsgröße dienen auf der einen Seite die Daten und Informationen aus der vorinstrumentellen Zeit. Auf diese Weise lässt sich die Länge der rein instrumentellen Beobachtungsreihen deutlich verlängert – in Mitteleuropa von etwa 150 Jahren auf mehr als 500 Jahre. Aus der Analyse solcher Daten wurde bereits eine Reihe von wichtigen Ergebnissen über Trends in den extremen Niederschlagsereignissen für mitteleuropäische große Flüsse gewonnen.

Als weitere Methode bietet es sich an, die Atmosphärenmodelle einzusetzen. Die Berechnung erfolgt dabei auf der Grundlage von Langzeitbeobachtungen einzelner Parameter wie der Temperatur, der Feuchte und der Windgeschwindigkeit im dreidimensionalen Aufbau. Inwieweit die Kombination dieser Parameter die maximalen Niederschlagshöhen beeinflussen, steht im Mittelpunkt der aktuellen Studie.

(Gerd Tetzlaff (Universität Leipzig), 16.09.2005 – AHE)