Öffentlichkeitswirksame Präsentation von Nieder-schlagsdaten - Erweiterung der Webanwendung "Wetterextreme in Hessen"

 
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Öffentlichkeitswirksame Präsentation von Nieder-schlagsdaten - Erweiterung der Webanwendung "Wetterextreme in Hessen"
Andreas Hoy
                        Aktuelle Witterung und beobachteter Klimawandel – der „Witterungsbericht Hessen“

Öffentlichkeitswirksame Präsentation von Nieder-
schlagsdaten – Erweiterung der Webanwendung
„Wetterextreme in Hessen“

      I1       Andreas Hoy

1 Hintergrund und Ziel
In den Jahresberichten der Jahre 2016 und 2017                     langjährige Klimavariabilität, also die Beantwortung
wurden zwei Webanwendungen zur öffentlichkeits-                    der Frage, wie gewöhnlich oder ungewöhnlich ein
wirksamen Präsentation von Klimadaten vorgestellt,                 Niederschlagsereignis war. Zusätzlich zu den Nie-
die vom Fachzentrum Klimawandel und Anpassung                      derschlagsinformationen stellen die DWD-Stationen
koordiniert werden und über mehrere Zugangswege                    Zeitreihen der Schneebedeckung bereit.
in die Seite des HLNUG eingebunden sind. Diese
beiden Anwendungen – „Wetterextreme in Hessen“                     Die erweiterten Niederschlagsinformationen werden
und „Witterungsbericht Hessen“ – wurden seit ihrer                 wie bisher bereits für die Klimastationen – welche
Veröffentlichung zu Jahresanfang bzw. -ende 2017                   zusätzlich Parameter wie Temperatur, Sonnenschein-
beständig weiterentwickelt. Im August 2018 erfolgte                dauer und Windgeschwindigkeit messen – in Zah-
nun eine substanzielle Erweiterung der Datengrund-                 len- bzw. Textforma sowie über Grafiken der lang-
lage der „Wetterextreme in Hessen“ um über 300                     zeitlichen Entwicklung dargestellt. Die Werte der
Niederschlagsstationen des Deutschen Wetterdienstes                Niederschlagsstationen des DWD werden unmit-
(DWD) und 30 Stationen des HLNUG, die Zeitreihen                   telbar nach Ende einer Periode (Tages-, Monats-,
von 30 oder mehr Jahren¹ aufweisen. Alle Anwen-                    Saison- und Jahresdaten) bereitgestellt und automa-
dungen sind unter www.hlnug.de/?id=12731 ab-                       tisch in die Anwendung integriert. Alle Grafiken sind
rufbar.                                                            interaktiv, d. h. ist der Mauszeiger auf eine Grafik
                                                                   gerichtet, dann werden die jeweiligen Zahlenwerte
Ziel der erweiterten Anwendung ist eine hohe                       angezeigt. Unterhalb der Abbildungen werden die
regionale Dichte von Niederschlagsinformationen,                   gezeigten Diagramme näher erläutert, um eine Inter-
um gerade im Sommerhalbjahr hochgradig lokale                      pretation der dargestellten Inhalte zu unterstützen.
Informationen zur Niederschlagsverteilung räum-
lich hochaufgelöster als bisher der Bevölkerung zur                Dieser Beitrag stellt die Funktionsweise der erwei-
Verfügung stellen zu können. Dies ermöglicht zum                   terten Webapplikation vor und zeigt anhand der
einen eine schnelle Einschätzung der gefallenen                    verfügbaren Grafiken beispielhaft klimatologische
Menge und räumlichen Verteilung von Starknie-                      Besonderheiten des hessischen Niederschlags- und
derschlägen, zum anderen deren Einordnung in die                   Schneeregimes.

1   wenige Ausnahmen umfassen etwas kürzere Zeiträume

                                                                                                                   103
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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie – Jahresbericht 2018

2 Datengrundlage und Funktionsweise
Die Niederschlagsdaten des DWD sind über das                      lich frei von nichtklimatologischen Einflüssen sein.
Klimadatenzentrum des Deutschen Wetterdienstes                    Die hier gezeigten Daten sind durch den DWD bzw.
(CDC)2 öffentlich verfügbar, die Daten des HLNUG                  das HLNUG qualitätskontrolliert. Einzelne Stationen
werden hausintern bereitgestellt. Die Zeitreihen drü-             enthalten aber trotzdem noch Inhomogenitäten auf-
cken die natürlichen Variationen von Niederschlag                 grund von z. B. Stationsverlegungen, Änderungen
und Schneehöhe aus und sollen so weit wie mög-                    des Stationsumfeldes (z. B. Baumwuchs), verän-

Abb. 1: Einstieg in die erweiterte Webanwendung „Wetterextreme in Hessen“

2   http://www.dwd.de/DE/leistungen/cdcftp/cdcftp.html

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derten Messinstrumenten oder Veränderungen der                    Benutzer unter anderem zwischen verschiedenen
Beobachtungsregeln. Genauere Informationen zu                     Jahren, Jahreszeiten oder Monaten blättern und er-
den einzelnen Stationen stellt der DWD über die in                hält detaillierte Informationen, wenn die Maus auf die
Fußnote 2 angegebene Webseite des DWD bereit.                     Grafik zeigt. Ferner enthalten die erläuternden Texte
Nähere Informationen zu den HLNUG-Stationen                       unter den Grafiken einige dynamische Textstellen, die
sind unter www.hlnug.de/?id=7142 zu finden.                       ohne redaktionellen Eingriff jeweils zum Monatsan-
                                                                  fang mit den aktuellen Daten gespeist werden.
Die Programmierung der Erweiterung wurde durch
die Schweizer Firma Meteotest vorgenommen. Eine                   Abbildung 1 zeigt die überarbeitete Startseite der
genauere Beschreibung der technischen Grundlagen                  Webanwendung. Zur Selektion einer Klima- oder
der Anwendung „Wetterextreme in Hessen“ wurde                     Niederschlagsstation stehen zwei Wege zur Verfü-
bereits im Jahresbericht des Jahres 2016 (Hoy et al.              gung:
2017) vorgenommen. Die Präsentation der Daten
                                                                  1) Anklicken eines größeren blauen (Klimastationen)
auf der Internetseite des HLNUG erfolgt mithilfe
                                                                     oder kleineren schwarzen Punktes (Nieder-
moderner JavaScript-Bibliotheken und HTML5. Die
                                                                     schlagsstationen). Zur besseren Selektion ist die
Grafiken werden bei jedem Seitenaufruf dynamisch
                                                                     Karte zusätzlich zoombar.
im Internetbrowser des Benutzers erzeugt und bie-
ten dadurch im Gegensatz zu klassischen Bilddateien               2) Nutzung des Menüs „Klimastationen“ oder „Nie-
weitere interaktive Funktionen. Somit kann der                       derschlagsstationen“.

                                                                  Abb. 3: Im Sommer 2018 stehen in der Frankfurter Innenstadt
                                                                          Menschen an einem Trinkbrunnen, um sich dort
                                                                          Trinkwasser abzufüllen. (Foto: Kreß, HLNUG)

Abb. 2: Inhaltlicher Aufbau der Niederschlagssektion der Anwendung „Wetterextreme in Hessen“ am Beispiel der DWD-Nieder-
        schlagsstation Wiesbaden-Biebrich, Diagramm „Niederschlag Jahressumme“ (Daten 1891–2018)

                                                                                                                           105
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Bei Selektion einer Klimastation auf der Karte oder im          Im Menü „Parameter“ (obere Mitte) kann eines
Menü „Klimastationen“ wird der Nutzer in die Kli-               von neun Diagrammen mit Niederschlagsinformati-
masektion der Anwendung geführt, die alle verfüg-               onen bzw. eines von drei Diagrammen zur Schnee-
baren klimatologischen Parameter von gegenwärtig                bedeckung abgerufen werden. Als Einstieg in die
ca. 50 in und um Hessen gelegenen Klimastationen                Anwendung wird standardmäßig die Jahressumme
umfasst. Bei Selektion einer Niederschlagsstation auf           des Niederschlags seit Vorliegen der Messdaten an-
der Karte oder im Menü „Niederschlagsstationen“                 gezeigt. Dabei können – wie in allen Diagrammen
gelangt der Nutzer in die Niederschlagssektion der              – Lücken von Perioden ohne Datenverfügbarkeit
Anwendung, die Niederschlags- und Schneeinfor-                  enthalten sein. Unterhalb der Diagramme werden
mationen bereitstellt. Ein Wechsel zwischen Klima-              die grafischen Inhalte und zum Teil der Kontext ih-
und Niederschlagssektion ist über die Rückkehr auf              rer Anwendbarkeit beschrieben. Außerdem wird auf
die Einstiegsseite der Anwendung möglich (Button                mögliche Trends und ihre Signifikanz aufmerksam
Haus/Fragezeichen oben rechts in Abbildung 2).                  gemacht. Dynamische Textelemente passen sich an
                                                                veränderte Dateninformationen an (in Abbildung 2
Abbildung 2 zeigt die Ansicht der Anwendung nach                z. B. die Information zum Messzeitraum sowie von
Auswahl einer Niederschlagsstation (hier beispielhaft           Trendhöhe und Signifikanz).
die lange Zeitreihe der DWD-Niederschlagsstation
Wiesbaden-Biebrich). Links ist eine kleine Karte al-            Für alle Diagramme gilt: jegliche Daten lassen sich als
ler Niederschlagsstationen in und um Hessen zu fin-             Zahlenwert anzeigen, wenn der Mauszeiger auf sie
den. Der gewählte Standort ist dabei grün markiert.             gerichtet ist. Die einzelnen Zeitreihen können durch
Links unten in Abbildung 2 sind Metainformationen               Klicken in der Legende aus- und eingeblendet wer-
der Stationen zu finden, u. a. die Höhenlage der Sta-           den. Alle Grafiken lassen sich ausschnittsweise ver-
tion und seit welchem Jahr erste Messdaten vorlie-              größern, es kann also ein bestimmter Bereich (z. B.
gen. Weiterhin finden sich die Rekordwerte über                 eine Zeitreihe der Jahre 1920 bis 1950) ausgewählt
den gesamten Analysezeitraum für Niederschlag und               werden. Dazu zieht man mit der Maus ein Fenster
Schneedecke. Wenn die Maus auf einen Rekordwert                 über den gewünschten Ausschnitt. Eine hohe Nut-
zeigt, wird das Datum seines Auftretens eingeblen-              zerfreundlichkeit wird auch durch folgende Funkti-
det.                                                            onalitäten gewährleistet: alle Abbildungen können
                                                                auf Bildschirmgröße maximiert werden, sie können
                                                                gedruckt und gespeichert und ihre zugrundeliegende
                                                                Datenbasis heruntergeladen werden.

3 Verfügbare Parameter und klimatologische Einordnung
Die in Abbildung 2 dargestellte Entwicklung der jähr-           ist anhand der Diagramme „Jahressumme“, „Jahres-
lichen Niederschlagsmenge in Wiesbaden-Biebrich                 summe (Abweichung)“ und „Quartalssummen“ in
zeigt typische Charakteristika mitteleuropäischer               der Parameterliste überprüfbar.
Klimavariabilität. Es sind große Schwankungen von
Jahr zu Jahr zu erkennen, während gleichzeitig Pha-             Das Jahr 2018 war geprägt durch ein sehr warmes,
sen mehrerer trockener bzw. nasser Jahre in Folge               sonniges und auch trockenes Sommerhalbjahr
deutlich werden. So waren z. B. die 1970er Jahre                (siehe auch Witterungsbericht Hessen: www.hlnug.
ungewöhnlich niederschlagsarm, während in den                   de/?id=12741). Einer der trockensten Standorte in
Jahren 2000 bis 2002 drei Jahre mit sehr hohen Nie-             Hessen war die DWD-Klimastation in Bad Hersfeld,
derschlagsmengen in Folge auftraten. Ein belastbarer            wo von Juni bis August nur 47,3 mm Niederschlag
Trend hin zu höheren oder niedrigeren Niederschlä-              fielen. Somit war 2018 in Bad Hersfeld der mit Ab-
gen ist anhand der Station Wiesbaden-Biebrich we-               stand trockenste Sommer seit Aufzeichnungsbeginn
der im Jahreszeitraum noch in einzelnen Jahreszeiten            1931 (bisheriger Negativrekord: 101 mm im Jahr
erkennbar. Ob dies auch für andere Stationen gilt,              1964) – normalerweise bringt hier jeder einzelne

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Abb. 3: Diagramm „Monatssummen (Vergleich)“ am Beispiel der DWD-Klimastation Bad Hersfeld für das Jahr 2018

Sommermonat mehr Regen als 2018 in drei Monaten                  gewöhnlich (dies war am Jahresanfang aufgrund des
vom Himmel kam. Dies ist anhand von Abbildung                    nassen Januars der Fall), rote Flächen weniger Nieder-
3 gut nachvollziehbar, die die monatliche Nieder-                schlag. Das Defizit in Bad Hersfeld betrug seit Ende
schlagsmenge des Jahres 2018 mit den langjährigen                des Sommers (fast durchgehend) mehr als 200 mm.
Mittelwerten der Periode 1981–2010 vergleicht. Das
gewählte Diagramm „Monatssummen (Vergleich)“                     Dass es auch anders geht, zeigt die HLNUG-Nieder-
erlaubt übrigens – genau wie die in der Parameter-               schlagsstation Kirchhain in der Nähe von Marburg.
liste folgenden Einträge „Jahresgang“ und „Jahr ku-              Hier fielen am 7. August 2018 140,4 mm Nieder-
muliert“ – auch die Betrachtung aller früheren Jahre             schlag in wenigen Stunden in Verbindung mit einem
mit Datenverfügbarkeit.                                          schweren Gewitter. Der bisherige Stationsrekord seit
                                                                 Aufzeichnungsbeginn 1977 lag bei nur 56,5 mm.
Die trockenen Sommermonate resultierten für 2018                 Abbildung 5 zeigt das Diagramm der höchsten Tages-
in einem stattlichen Niederschlagsdefizit, welches an-           summe in Kirchhain (die Grafik erlaubt außerdem die
hand des Diagramms „Jahr kumuliert“ (Abbildung 4)                Auswahl längerer Ereignisse bis zu 30 Tagen). Dieses
als tägliche Abweichung vom langjährigen Mittel-                 Ereignis zeigt exemplarisch, dass fehlende schwere
wert 1981–2010 am Beispiel Bad Hersfeld deutlich                 historische Ereignisse keine Sicherheit vor zukünf-
wird. Grüne Flächen bedeuten mehr Niederschlag als               tigen kurzzeitigen Starkregenfällen bieten, welche

                                                                                                                           107
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Abb. 4: Diagramm „Jahr kumuliert“ am Beispiel der DWD-Klimastation Bad Hersfeld für das Jahr 2018

vor allem von Mai bis September überall in Hessen                  einem bestimmten Schwellenwert (1 cm, 10 cm und
auftreten können und räumlich nicht vorhersagbar                   an Bergstationen 30 cm), die maximale Schneedecke
sind. Das Fachzentrum Klimawandel und Anpas-                       pro Saison sowie der tägliche Verlauf der Schneebe-
sung koordiniert zur Unterstützung der hessischen                  deckung in allen Jahren seit Aufzeichnungsbeginn
Kommunen im Umgang mit solchen Ereignissen das                     abgerufen werden. Abbildung 6 zeigt beispielhaft die
Projekt „KLIMPRAX-Starkregen“, welches 2019 sei-                   Grafik der maximalen Schneehöhe für Bad Schwal-
nen Abschluss finden soll (siehe auch www.hlnug.                   bach-Langenseifen im Rheingaugebirge (Daten seit
de/?id=11199).                                                     1980). Erkennbar ist, dass an dieser Station in den
                                                                   meisten Wintern maximale Schneehöhen von über
In der Anwendung sind weiterhin eine Übersicht                     10, aber unter 30 cm erreicht wurden. Eine Aus-
der jährlichen Niederschlagstage über bestimmten                   nahme sind die Wintersaisons 2009/10 (44 cm) und
Schwellenwerten sowie eine Grafik der längsten Tro-                2010/11, wo der höchste Wert von 60 cm auftrat.
ckenperioden pro Jahr auswählbar.                                  Beide Winter waren die letzten in Hessen flächen-
                                                                   deckend schneereichen Winter. Die Saison 2010/11
Die letzten drei Diagramme der Parameterliste ge-                  war besonders außergewöhnlich, weil sich bereits
ben Informationen zur Schneebedeckung. Es können                   im Dezember z. T. rekordhohe Schneedecken auf-
Grafiken zur Anzahl an Tagen pro Wintersaison über                 bauten, die Hessen eines der schneereichsten Weih-

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Abb. 5: Diagramm „höchste Mehrtagessummen“, Auswahl Tagessumme am Beispiel der HLNUG-Niederschlagsstation Kirchhain
        (Daten 1977–2018)

nachtsfeste der vergangenen 100 Jahre bescherten.                setzender Südwestströmung in wenigen Tagen kom-
Abbildung 7 zeigt die täglichen Schneehöhen der                  plett ab und führte u. a. zu einem mittleren Rhein-
Station Bad Schwalbach-Langenseifen dieser Saison                hochwasser.
im Vergleich zu den höchsten dort beobachteten
Werten der Vergangenheit. Es ist erkennbar, dass von             Das Fachzentrum Klimawandel und Anpassung lädt
Ende November bis Anfang Januar eine mächtige                    nun zum Entdecken der räumlich detaillierten Nie-
Schneedecke vorherrschte, die ihr Maximum am 21.                 derschlagsinformationen der hier vorgestellten An-
Dezember erreichte und bis zum 4. Januar weiterhin               wendung ein, gerade auch um aktuell beobachtete
zwischen 20 und 40 cm lag. Danach schmolz die in                 Witterungsanomalien in einem langjährigen Kontext
ganz Deutschland vorhandene Schneedecke mit ein-                 betrachten zu können.

                                                                                                                           109
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Abb. 6: Diagramm „Schneehöhe, Maximum“ am Beispiel der DWD-Niederschlagsstation Bad Schwalbach-Langenseifen
        (Daten 1980–2018)

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Abb. 7: Diagramm „Schneehöhe, Jahresgang“ am Beispiel der DWD-Niederschlagsstation Bad Schwalbach-Langenseifen für für die
        Wintersaison 2010/11

Literatur
Hoy, A., Hübener, H., Schwarzloh, D. & Pompejus R.                      in Hessen“, in: Jahresbericht 2016 des Hessi-
     (2017): Öffentlichkeitswirksame Präsentation                       schen Landesamtes für Naturschutz, Umwelt
     von Klimadaten – das Webportal „Wetterextreme                      und Geologie (Hrsg.). 187 S.; Wiesbaden.

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