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Förderprogramm des BMBF:
Risikomanagement extremer Hochwasserereignisse

Vorhersage und Management von Sturzfluten in urbanen Gebieten

Management extremer Hochwasserereignisse
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Meteorologische Untersuchungen, Gefahrenanalyse Niederschlag

Es ist bekannt, dass kleinräumige Ereignisse von herkömmlichen Niederschlagserfassungssystemen (Niederschlagsmesser und -schreiber) häufig nicht (vollständig) erfasst werden. Mit den neuen Fernerkundungsmethoden (Radar, Satelliten) können die kleinräumigen Niederschlagsfelder zwar besser lokalisiert werden, allerdings ist dort die exakte mengenmäßige Erfassung noch ein Problem. Beim DWD ist hierzu gegenwärtig ein Verfahren zur operationellen Aneichung von Radardaten an Bodenmessungen in der prä-operationellen Testphase.

Die Vorhersage der Ereignisse ist ebenfalls noch nicht in ausreichender Genauigkeit und Güte möglich. Zwar sind aufgrund von vorhergesagten Wetterlagen und den Aussagen der Vorhersagemodelle, beispielsweise des DWD, Unwetterwarnungen möglich. Die Lokalisierung auf eine bestimmte Region bleibt jedoch noch schwierig. Das dreistufige Warnmanagement des DWD endet auf Landkreisebene und gilt faktisch häufig für mehrere Landkreise gleichartig. Der DWD gibt eine Wetterwarnung vor Starkregen bei 10 - 25 l/m2 in 1 Stunde (oder 20 - 35 l/m2 in 6 Stunden), bei Überschreiten dieser Schwellen erfolgt eine Unwetterwarnung vor heftigem Starkregen. Erkenntnisse zu den besonderen kleinklimatischen Verhältnissen über größeren Städten und ihres Einflusses auf das Niederschlagsgeschehen liegen vereinzelt vor, sind aber für diese Aufgabenstellung noch nicht systematisch ausgewertet worden. Als weitere Fragestellung besteht der Komplex der künftigen Klimaentwicklung mit den erwarteten Veränderungen des Niederschlagsverhaltens.

In diesem Projekt sollen nach Aufbereitung und Bereitstellung der Daten folgende Themen untersucht werden:

Erfassungsmethoden

Möglichkeiten und Grenzen unterschiedlicher Erfassungsmethoden von kleinräumigen und kurzzeitigen Extremniederschlägen (MESSEFFEKT).

  • Wie gut erfasst das herkömmliche diskrete Niederschlagsmessnetz (Grundlage für KOSTRA und Gefahrenanalysen) die wahre maximale Intensität bei Schauerlagen? (Beispiel: Gewitterzelle streift Punktmessgerät)
  • Lokalisierung von Gewitterzellen mit Starkniederschlag in Siedlungsgebieten: Einsatz des KONRAD-Zelltrackingverfahrens
  • Testweise Erhöhung der Auflösung der Radardaten (von derzeit 1 km temporär auf 250 m)

Ereignistypen

Charakterisierung von Flash Floods anhand geeignet ausgewählter Fallstudien nach Ereignistyp (ZEITABLAUF)

  • Untersuchung kleinräumiger Extremniederschläge, typischer Verlauf und Ereignisentwicklung nach Ereignistyp, Region und urbanen Strukturen
  • Untersuchung der meteorologischen Anamnese von Sturzfluten (vorhergehender Dauerregen) Ursachenforschung anhand der ausgewählten Flash Floods (EINFLÜSSE)
  • Einfluss von orographischen Gegebenheiten (Gebirgskessel, Leeeffekt, Alpenstau, Flachland) in Stadtnähe auf die Bildung lokaler konvektiver Hitzegewitter
  • Hat das Ballungsgebiet selbst aus meteorologischer Sicht Auswirkungen auf die Genese von Flash Floods? (hierzu Einbeziehung von Sferics-Messungen (Werkvertrag))

Risikogebiete

Statistischer Ansatz zur Charakterisierung von Gebieten bzgl. des Flash Flood Risikos (STATISTIK)

  • Extremwertbetrachtungen zu kleinräumigen Niederschlagsextremen auf Basis herkömmlicher (Boden-) Messungen. Gibt es Aussagen zur Beeinflussung der Häufigkeit oder Intensität von sturzflutverursachenden Niederschlägen im Klimawandel? (Werkvertrag)
  • Erste Ansätze für eine klimatologische Auswertung von Radardaten: Erkennung von typischen Gewitterzugbahnen mittels KONRAD-Summen. Ergebnis ist eine Karte, auf der die Regionen nach Häufigkeiten von KONRAD-Treffern eingeordnet sind.

Vorhersage

Recherche zum heutigen Stand der Vorhersage von kleinräumigen Extremniederschlägen (NWP, Nowcasting-Verfahren) (WARNUNG)

  • Focus der Weiterentwicklung derartiger Verfahren bildet hier das vorhandene System KONRAD, das für Warnungen vor sturzflutartigen Regenfällen erweitert werden soll. Die Anwendbarkeit der Systeme und Daten zu KOSTRA und RADVOR_OP ist für diesen Aufgabenbereich zu spezifizieren.
  • Die Ergebnisse werden DWD-intern unterschiedlich genutzt; z. B. können die Daten von Zellzugbahnen außer für die hier geplante Gefährdungs- und Risikokarte auch für das Vorhersagemodell genutzt werden. Der operationelle Einsatz der geplanten 2. Warnstufe für Starkregen in KONRAD könnte die Möglichkeit eröffnen, nach Projektablauf ein Warnsystem wie FEWIS für die Feuerwehren auch für Kommunen einzuführen.
 

gefördert durch: Projekträger: Projektpartner:
Logo des Bundesministerium für Bildung und Forschung Logo PTJ - Projekträger Jülich Hydrotec Logo DWD Logo Logo der FH Aachen
Kooperationspartner:
Logo der Hansestadt Hamburg Logo der Deutsche Rückversicherung GmbH Logo des Stadtentwässerungsbetriebs Paderborn
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