EXTREMWERTSTATISTISCHE UNTERSUCHUNG VON STARKNIEDERSCHLÄGEN IN NRW (EXUS 2020) - HYDRO & METEO
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Landesamt für Natur,
Umwelt und Verbraucherschutz
Nordrhein-Westfalen
Extremwertstatistische Untersuchung von
Starkniederschlägen in NRW (ExUS 2020)
Extreme Niederschlagsereignisse sind in den vergan- unkontrollierten Oberflächenabfluss als auch durch
genen Jahrzehnten häufiger geworden. Dies konnte im überlastete Kanalisationen oder Gewässerläufe entste-
Rahmen des Projektes „Extremwertstatistische Unter- hen können. Signifikante Schäden treten vor allem dort
suchung von Starkniederschlägen in NRW (ExUS) 2010 auf, wo wertvolle bzw. empfindliche Bauwerke oder Inf-
belegt werden. Untersucht wurden mögliche Verände- rastruktur von Überflutungen betroffen sind.
rungen von Starkniederschlägen in NRW in Bezug auf
Dauer, Intensität und Eintretenswahrscheinlichkeit. Auf Grundlage extremwertstatistischer Untersu-
chungen der ExUS-Studien können wasserwirtschaftli-
Starke Regenfälle in Städten können Gefahren für che Bewertungen und Planungen, insbesondere in Be-
Bewohnerinnen und Bewohner sowie für materielle Gü- reichen der Kanal- und Bauwerksdimensionierung, zum
ter bedeuten. Die Gefährdung ist dabei nicht – wie bei Überflutungsschutz, zur Klimaanpassungsplanung
Hochwasser – allein an den Ufern der Gewässer, son- sowie zur Bewertung des Klimawandels vorgenommen
dern in der Fläche gegeben, weil Schäden sowohl durch werden.
Projekt ExUS 2010
Im Jahr 2010 wurde das F-&-E-Vorhaben „Extrem- he Abbildung unten), Entwicklungen in den Monats-
wertstatistische Untersuchung von Starkniederschlä- und Jahressummen, Veränderungen in den partiellen
gen in NRW (ExUS 2010)“ durchgeführt. Auf Basis Serien (Niederschlagsstatistik, siehe Abbildung auf der
von knapp 200 kontinuierlich aufzeichnenden Nieder- nächsten Seite) sowie zukünftige Entwicklungen in Kli-
schlagsstationen und über 400 Stationen mit Tages- maprojektionen im Vordergrund. Die Ergebnisse stellen
werten wurden Trenduntersuchungen zum Nieder- eine wichtige Grundlage für die Abschätzung zukünfti-
schlag im Zeitraum 1950-2008 durchgeführt. Dabei ger Entwicklungen des Niederschlags dar, sie wurden
standen Starkregenauswertungen auf Tagesbasis (sie- daher in vielen weiteren Studien und Projekten genutzt.
Lineare Regression: Stationen: 185 Lineare Regression: Stationen: 184
Trend [d/a] Trend [d/a]
40%
-0.10 0.03 -0.05 0.01 20%
Lineare Regression: Stationen: 185 Lineare Regression: Stationen: 184
Trend [d/a]
-0.08 0.05 30% Trend [d/a]
-0.04 0.03
40%
-0.05
-0.10 0.08
0.03 -0.03
-0.05 0.04 20%
0.01
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10%
-0.03
-0.08 0.10 30%
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-0.04 0.05
0.03
0.00 0.08 10% 0.00 0.04
-0.05 -0.03
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10%
-0.03 0.10 -0.01 0.05
0% 0%
10% < > < >
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[d/a]
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2
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0% 0%
< ≥ 20 mm/d im hydrologischen Winterhalbjahr
> < Sommerhalbjahr (rechts) >
-0
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-0
Entwicklung von Starkregen
[d/a] N (links) und im hydrologischen
0
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Anzahl der Ereignisse pro Jahr und Station
4
3
2
1
0
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2008
Ereignisse pro Jahr in NRW Linear (Ereignisse pro Jahr in NRW)
Mittlere Anzahl von Starkregenereignissen pro Jahr für D = 60 Min. in NRW. Berücksichtigung von Ergebnissen ab einem Schwellenwert
von N = 7,6 - 11,5 mm in Abhängigkeit von der Station. Veränderungen in den partiellen Serien.
Fortführung: ExUS2020 Stufe 1
Seit dem Abschluss der Studie ExUS2010 stehen mitt- Fortschreibung ExUS 2010
lerweile Messdaten aus zehn weiteren Jahren zur Verfü- Erweiterung der Datenbasis bis 2018 und Prüfung der
gung. Fragen, die sich aus den Folgen des Klimawandels neuen Messdaten
ergeben, sind vielschichtiger geworden. Insbesondere Wiederholung relevanter Auswertemethoden wie
Trendanalysen zu Monats- und Jahresniederschlags-
die Entwicklung von Starkregen kürzerer Dauer, Verän-
summen, zu Grenzwertüberschreitungen (z. B.
derungen der Lufttemperatur sowie der Trockenzeiten
N ≥ 20 mm/d) und zur Entwicklung von Starkrege-
als auch Erkenntnisse aus räumlich hoch aufgelösten
nereignissen in partiellen Serien für die verfügbaren
Radarniederschlagsdaten haben nicht nur eine Neu- Datensätze bis 2018
auflage, sondern auch eine Erweiterung des Untersu-
chungsumfangs in der neuen ExUS 2020 Studie erfor- Stufe 2
derlich gemacht. Erweiterung von ExUS 2010
Das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbrau- Grenzwertüberschreitungen seltener Tagessummen
cherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) hat daher (z. B. N ≥ 70 mm/d)
Entwicklung statistisch ermittelter Niederschlags-
eine Kooperationsvereinbarung mit den Unterneh-
höhen für die in der Stadtentwässerung relevanten
men dr. papadakis GmbH, aqua_plan GmbH und hydro
kleinen Dauerstufen
& meteo GmbH & Co.KG sowie mit Prof. Dr. Markus
Untersuchung von Trockenperioden und Trockenheits-
Quirmbach geschlossen, um in den Jahren 2019 / 2020
indizes unter Berücksichtigung der Lufttemperatur
die nachfolgend dargestellten Arbeitspakete durchzu-
führen. Prof. Dr. Quirmbach, der wie die drei Unterneh-
men bereits in der alten ExUS-Studie involviert war und Stufe 3
an der Hochschule Ruhr West (HRW) den Fachbereich
Analyse von Radarniederschlagsdaten
Hydrologie, Siedlungswasserwirtschaft und Wasserbau
Ausweisung von Regionen mit besonders vielen statis-
leitet, hat die wissenschaftliche Leitung des Projektes tisch relevanten Starkregen (1 km x 1 km Raster)
übernommen. Der Verlauf der Studie wird durch einen Untersuchung der Robustheit statistischer Auswertun-
wissenschaftlichen Beirat begleitet. gen auf Basis der relativ kurzen Radarniederschlags-
zeitreihen
Schwerpunkt der neuen ExUS-2020-Studie sind
Qualitätsvergleich online verfügbarer und offline auf
die nebenstehend aufgeführten drei Basis-Arbeitspa-
bereiteter Radardaten
kete (Stufe 1-3).Die Basis-Arbeitspakete werden inhaltlich ergänzt
durch fünf Module (Module 1-5), die sie in ihrer Aussa- Untersuchung weiterer klimatologischer
gekraft unterstützen sollen. Das Projekt soll im Bearbei- Modul 1 Parameter wie Lufttemperatur, Luftfeuch-
tigkeit und Phänologie
tungszeitraum 2019/2020 abgewickelt werden.
Die Ergebnisse werden allen wasserwirtschaftli-
Wissenschaftliche Darstellung ausge-
chen und klimatologischen Anwendern in NRW für die wählter Untersuchungen (z. B. über Modul 2
Durchführung weiterer Untersuchungen und Planun- Perzentile)
gen zur Verfügung gestellt werden.
Auswertung von Klimaprojektionen zum
Modul 3 Parameter Niederschlag mit Daten aus
aktuellen Klimamodellen
Web-basierte Ergebnisdarstellung auf den
Seiten des LANUV Modul 4
Informationen zum Projekt ExUS
https://www.lanuv.nrw.de/umwelt/wasser/ab-
Jährliche Fortschreibung der Datenbank
wasser/niederschlagswasser/klimawandel-und-
niederschlag
Modul 5 sowie ausgewählter Auswertungen /
Ergebnisse
Kooperationspartner
Landesamt für Natur,
Umwelt und Verbraucherschutz
Nordrhein-Westfalen
aquq_plan GmbH hydro & meteo GmbH & Co. KG
www.aquaplan.de www.hydrometeo.de
Prof. Dr. Markus Quirmbach dr. papadakis GmbH
www.drpapadakis.de
Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV)
Leibnizstraße 10 45659 Recklinghausen Telefon 02361 305-0 poststelle@lanuv.nrw.de www.lanuv.nrw.de
Bildnachweis: panthermedia.net / Erwin Wodicka (Titel) Stand: September 2019Sie können auch lesen
