Institut für Meteorologie und Klimaforschung

HI-CAM: Urbane Sturzfluten und Kläranlagen

  • Ansprechpartner:

    Dr. M. Karremann, Prof. Dr. M. Kunz

  • Förderung:

    Helmholtz Gemeinschaft (Impuls- und Vernetzungsfonds)

  • Partner:

    Umweltforschungszentrum Leipzig (UFZ), GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ)

In den meisten Regionen Deutschlands hat die Häufigkeit und Intensität extremer Niederschlagereignisse in den vergangenen Jahren erheblich zugenommen. Außerdem konnten in den vergangenen Jahren mehrere Episoden  (z.B. Mai/Juni 2016 und 2018) mit einer außergewöhnlich hohen Anzahl quasi-stationärer Gewitter beobachtet werden, die lokal extreme Niederschläge verursachten. Diese waren durch atmosphärisches Blocking begünstigt (Piper et al., 2016; Mohr et a., 2020). Darüber hinaus gibt es häufiger trockene Episoden, die dazu beitragen, dass sich die Flussnetze verändern. Dies führt insgesamt zu einer signifikanten Zunahme an Überschwemmungen im urbanen Raum und damit verbunden zu mehr Schäden an Gebäuden und Infrastrukturen und massiven Verschmutzungen von Frischwasser. Da zukünftig mit einer weiteren Zunahme solcher Extreme zu rechnen ist, müssen geeignete Anpassungsstrategien entwickelt werden.

Das Teilprojekt “Urban flash floods and sewerage” im Rahmen der Helmholtz-Klimainitiative "Anpassung und Vermeidung" (HI-CAM) untersucht die gesamte Prozesskette: Von extremen Niederschlag-Szenarien, dem seriellen Auftreten konvektiver Starkniederschlagsereignisse und Überschwemmungen bis hin zu den daraus resultierenden Schäden an Infrastrukturen und den Folgen für die Wasserqualität. Für eine ausgewählte Stadt wird auf Basis von Stations- und Radardaten die Häufigkeit und Intensität konvektiver Ereignisse statistisch untersucht. Der Fokus liegt dabei auf quasi-stationären konvektiven Ereignissen, die lokal zu sehr hohen Niederschlagakkumulationen führen. Die obere Grenze der möglichen Niederschlagsmenge wird durch räumliches Verschieben extremer Niederschläge in die Untersuchungsregion abgeschätzt. Erwartete Änderungen des Niederschlags in der Zukunft werden mit einem Ensemble hochaufgelöster regionaler Klimamodelle quantifiziert. Zusätzlich werden Zusammenhänge des seriellen Auftretens von Starkniederschlagsereignissen und dynamischen Vorgängen auf der großräumigen Skala der Atmosphäre, wie atmosphärisches Blocking (Mohr et al., 2019) oder Telekonnektionen (Piper and Kunz, 2017; Piper et al., 2019), untersucht. Schließlich wird anhand von Klimamodelldaten analysiert, wie sich diese Bedingungen in der Zukunft verändern werden.

Das hier beschriebene Projekt ist Teil von HI-CAM und nutzt die Expertise aus den Forschungsbereichen Energie und Klima. Das Hauptziel ist es, wissenschaftlich basierte Handlungsempfehlungen für Entscheidungsträger in Politik und Forschung zu formulieren. Das Projekt besteht aus drei Teilen:

1. Klimaanpassung: Zur Unterstützung einer Minderungsstrategie, mit dem Ziel eines klimaneutralen Deutschlands im Jahr 2050;

2. Klimafolgen mildern: Um eine angemessene Anpassung an Klimaextreme zu entwickeln;

3. Kommunikation: Zur Entwicklung von Kommunikationsstrategien und -kampagnen zur Sensibilisierung und Interaktion mit der Gesellschaft für das Thema Auswirkungen, Risiken und Herausforderungen des Klimawandels.

 

Literatur:

Mohr, S., Wandel, J., Lenggenhager, S., und Martius, O. (2019): Relationship between blocking and warm season thunderstorms in western and central Europe. Q. J. R. Meteor. Soc., 145 (724), 3040–3056, doi:10.1002/qj.3603.

Mohr, S., Wilhelm, J., Wandel, J., Kunz, M., Portmann, R., Punge, H. J., Schmidberger, M. und Grams, C. (2020): The role of large-scale dynamics in an exceptional sequence of severe thunderstorms in Europe May/June 2018. Weather Clim. Dynam. Discuss., doi:10.10.5194/wcd-2020-1.

Piper D., M. Kunz, F. Ehmele, S. Mohr, B. Mühr, A. Kron and J. Daniell (2016): Exceptional sequence of severe thunderstorms and related flash floods in May and June 2016 in Germany. Part I: Meteorological background Nat. Hazards Earth Syst. Sci. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 16, 2835–2850.

Piper, D. and Kunz, M. (2017): Spatiotemporal variability of lightning activity in Europe and the relation to the North Atlantic Oscillation teleconnection pattern, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 17, 1319–1336, doi:10.5194/nhess-17-1319-2017.

Piper, D., Kunz, M., Allen, J. T., and Mohr, S. (2019): Investigation of the temporal variability of thunderstorms in Central and Western Europe and the relation to large-scale flow and teleconnection patterns. Q. J. R. Meteor. Soc., 145 (725), 3644–3666, doi:10.1002/qj.3647.