WETRAX - Institut für Geographie

Veränderung großräumiger Starkniederschläge im Klimawandel Mitteleuropas
WETRAX (Weather Patterns, CycloneTracks and related precipitation Extremes) ist eine bilaterale
Kooperation deutscher und österreichischer Forschungsinstitutionen sowie behördlicher
Entscheidungsträger aus dem Hochwassermanagement. Am 18. Juni 2015 werden die Ergebnisse aus
drei Jahren Forschung im Rahmen der Abschlussveranstaltung in Wien vorgestellt und gemeinsam mit
den Experten diskutiert.
Projektdurchführung
Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Abteilung für Klimaforschung (Projektleitung)
Universität Augsburg, Institut für Geographie
Projektauftraggeber
Auf österreichischer Seite: Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und
Wasserwirtschaft; Sektion IV – Wasserwirtschaft
Auf deutscher Seite: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz; Referat 54 Monitoring, Wasserhaushalt und Warndienste (vertreten durch das Bayerische Landesamt für Umwelt)
Bayerisches Landesamt für Umwelt; Referat 81 – Klimawandel und Wasserhaushalt
Bundesanstalt für Gewässerkunde – Referat M2; Wasserhaushalt, Vorhersagen und Prognosen
Fachliche Begleitung
Deutscher Wetterdienst; Referat Hydrometeorologische Beratungsleistungen
1. Was wurde untersucht (und was kann diese Studie nicht leisten)?
Im Projekt WETRAX wurde die Veränderung von großräumigen Starkniederschlägen im
Klimawandel für den Zeitraum 1951bis 2100 untersucht. Diese Niederschläge haben das Potential
zu großräumigen, extremen Flusshochwassern wie z.B. im August 2002 oder im Mai 2013 an
Donau und Elbe. Das Untersuchungsgebiet umfasst Süddeutschland, Österreich und
angrenzende Teile der Schweiz sowie Tschechiens. Kleinräumige, konvektive Niederschläge, die
nur in Einzelfällen substanziell zu extremen Niederschlägen in einer gesamten Region beitragen,
werden in der Studie explizit nicht untersucht.
Als innovativer Ansatz wurden starkniederschlagsrelevante Muster der atmosphärischen
Zirkulation nach zwei verschiedenen Vorgehensweisen bestimmt und ausgewertet. Diese Muster
umfassen einerseits großräumige Zirkulationstypen („Wetterlagen“) und andererseits Zugbahnen
von Tiefdruckgebieten. Die Ergebnisse zeigen, dass viele großräumige Starkniederschläge in
Mitteleuropa mit nur wenigen Zugbahnen und Zirkulationstypen erklärt werden können. Das
bedeutendste Muster dabei ist ein persistentes Höhentief über dem Alpenraum in Verbindung mit
einem Bodentief, welches sich von Oberitalien in Richtung Polen verlagert und große
Wassermengen aus dem Mittelmeerraum auf den Kontinent transportiert.
Die Erkenntnisse sollen helfen, hochwasserrelevante atmosphärische Vorgänge besser verstehen
zu können und Entscheidungsträger im Hochwassermanagement mit belastbaren Fakten in der
Entwicklung von Klimawandelanpassungsstrategien zu unterstützen.
2. Welche Änderungen sind in Zukunft zu erwarten?
Die Auftrittshäufigkeit von starkniederschlagsrelevanten Zugbahnen und Zirkulationstypen hat sich
in den letzten Jahrzehnten kaum statistisch signifikant verändert. Einzig ein Zugbahntyp, der für
Osteuropa von Bedeutung ist, zeigt eine deutliche und signifikante Zunahme.
In der Zukunft ist speziell im Sommerhalbjahr (Mai bis Oktober) ein deutlicher Rückgang in der
Auftrittshäufigkeit von starkniederschlagsrelevanten Zugbahnen zu erwarten, der sich auch bei
einem Teil der entsprechenden Zirkulationstypen („Wetterlagen“) zeigt. Im Winter (Dezember bis
Februar) ist dagegen mit einer Zunahme von Westwetterlagen zu rechnen, die in einigen
Regionen zu vermehrten Starkniederschlägen führen können.
Sowohl die Intensität als auch die Häufigkeit von starken Gebietsniederschlägen wird bis zum
Jahr 2100 im Herbst und Winter um 5% bis 15% zunehmen. Im Sommer hingegen ist ein
Rückgang von -10% bis -30% zu erwarten.
Die saisonale Zunahme der Niederschlagsmengen in den Herbst- und Wintermonaten kann vor
allem auf die Zunahme der verfügbaren Feuchtigkeit der wärmeren Luftmassen zurückgeführt
werden. Daneben spielen Änderungen in der Verweildauer und der Intensität der Tiefdruckgebiete
eine weitere Rolle. Der sommerliche Rückgang starker Gebietsniederschläge hängt mit der
Verstärkung antizyklonaler Zirkulationsmuster und damit vorwiegend mit dynamischen Prozessen
zusammen.
Die Ergebnisse über zukünftige Änderungen basieren auf statistischen Methoden, die auf die
Simulationsergebnisse der globalen Atmosphärenmodelle ECHAM5, ECHAM6 und IFS
angewendet wurden. Diese Modelle stellen eine Teilkomponente der für den vierten und fünften
Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 2007 und IPCC 2013)
durchgeführten Erd-System-Modellierungen („Klimamodelle“) ECHAM5/MPIOM, MPI-ESM und
EC-EARTH dar.
3. Wer ist besonders betroffen? Gibt es regionale oder jahreszeitliche Unterschiede?
Die deutliche Abnahme der Starkniederschlagshäufigkeit und der Starkniederschlagsmengen im
Sommer gilt für alle untersuchten Regionen im Untersuchungsgebiet. Die mäßige Zunahme im
Winter und Frühling betrifft insbesondere die nördlicheren Gebiete. Die Klimamodelle weisen
allerdings auch eine sehr hohe interne Variabilität schon in der Gegenwart auf. Wirkungen durch
den verstärkten Klimawandel sind oft erst in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts deutlich
ausgeprägt. Die Änderungen in den kommenden Dekaden sind weniger einheitlich und weisen je
nach Modell sogar gegenläufige Entwicklungen auf.
4. Wie sind die Hochwasserereignisse 2002 und 2013 einzuordnen?
Die Hochwasserereignisse vom August 2002 und Mai/Juni 2013 wurden durch ausgeprägte
Höhentiefs über Mitteleuropa ausgelöst, welche jeweils in Verbindung mit starken Bodentiefs
standen. Diese kamen aus Oberitalien in 2002 sowie aus dem Bereich des Balkans in 2013 und
waren für den Sommer ungewöhnlich stark. Die zu diesen Zeitpunkten vorhandene hohe
Bodenfeuchte und das hohe Temperaturniveau (2002) bzw. der starke Temperaturgegensatz über
Mitteleuropa (2013) der spätsommerlichen bzw. frühsommerlichen Atmosphäre haben wesentlich
zum Ausmaß der Ereignisse beigetragen.
Obwohl die dazugehörigen Zirkulationsmuster sehr speziell sind und in dieser Intensität nur selten
auftreten, ist auch in einem geänderten Klima mit derartigen herausragenden Ereignissen
rechnen. Die Zunahme der Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit in der Klimazukunft lässt - trotz der
aufgezeigten mittleren Abnahmen der moderaten Extrema im Sommer – ähnliche oder sogar noch
extremere Ereignisse als 2002 oder 2013 erwarten. Diese Aussage wird vor allem durch die
gesonderte Analyse der Vb-Ereignisse gestützt, welche auch für im Sommer eine Zunahme der
herausragenden Extrema aufzeigt. Um das Auftreten von außergewöhnlichen
Starkniederschlagsereignissen wie im Fall von Vb besser verstehen – und damit Veränderungen
im Auftreten von derartigen Ereignissen besser abschätzen – zu können, bedarf es weiterer
intensiver Forschungsarbeit.

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