MOE-Fellowship: Filip Hulec

Extreme Niederschlagsereignisse haben erhebliche Auswirkungen auf ein breites Spektrum menschlicher Aktivitäten und die Umwelt. Die Statistik der extremen Niederschläge wird in der Regel durch die Bemessungsniederschlagssummen ausgedrückt, wenn möglich in der Sub-Tages-Stufe, da die maximalen Niederschlagsintensitäten in der Regel in konvektiven Gewittern erreicht werden, die nur einige Minuten bis mehrere Stunden dauern. Als natürliches Phänomen sind extreme Niederschlagsereignisse nicht auf das Gebiet bestimmter Länder beschränkt. Im Falle der Tschechischen Republik und Deutschlands wird die Staatsgrenze auch von zahlreichen Bächen und kleinen Flüssen durchzogen. Daher sollten die Folgen extremer Niederschlagsereignisse unabhängig von den Landesgrenzen behandelt werden. Aus diesem Grund habe ich dieses Thema für meine Forschung gewählt.

Ziel dieser Untersuchung war es, die untertägigen Bemessungsniederschlagssummen in der Tschechischen Republik und in Deutschland zu vergleichen, und zwar sowohl in Bezug auf ihre Werte als auch auf die verwendeten methodischen Ansätze. Es wurden Zeiträume zwischen 30 Minuten und 24 Stunden mit Wiederkehrperioden von 2 bis 100 Jahren untersucht. Die analysierten Quellen für Niederschlagsdaten beruhen sowohl auf In-situ-Messungen mit Regenmessern als auch auf Fernerkundungsmessungen mit Wetterradargeräten. Jede dieser Datenquellen hat ihre Vor- und Nachteile.

Für diese Untersuchung wurden Niederschlagsdaten von 39 ombrometrischen Stationen mit langen Zeitreihen und Radarschätzungen von Niederschlägen aus dem tschechischen und deutschen Radarnetz mit Zeitreihen von 20 bzw. 22 Jahren verwendet. Darüber hinaus wurde der deutsche Datensatz der amtlichen Bemessungsniederschläge KOSTRA-DWD 2020, der auf ombrometrischen Daten basiert, als Datenquelle verwendet.

Die Bemessungsniederschlagssummen wurden unter Verwendung der Generalisierten Extremwertverteilung als parametrisches Modell abgeleitet. Im Falle der deutschen Radardaten wurde ebenfalls die Pareto-Verteilung als parametrisches Modell verwendet. Für die tschechischen Radardaten wurde ein neues Verfahren eingeführt, das die Schätzungen robuster machen soll, indem es die Vorteile von Radar- und Ombrometer-basierten Datensätzen kombiniert. Dieses Verfahren basiert auf einer auf Radardaten angewandten Region-of-Influence-Methode. Darüber hinaus werden die mit der ROI-Methode ermittelten mit den aus ombrometrischen Daten abgeleiteten Bemessungsniederschlagssummen durch Interpolation der Differenzen kombiniert.

Die Ergebnisse zeigen, dass die tschechischen und deutschen Datenquellen, aus denen die Bemessungsintensitäten der untertägigen Niederschläge abgeleitet wurden, konsistent sind. Die Extrapolation der KOSTRA-DWD-2020-Daten nach Tschechien erwies sich als limitierend; die Extrapolation der Daten führte zu einer Überschätzung der Bemessungsniederschlagssummen im Vergleich zu den Stationsdaten. Der Vergleich von Stations- und Radardaten zeigt, dass die Bemessungsniederschlagssummen des Radars um bis zu 30% niedriger liegen. Für kurze Zeiträume scheint der Radardatensatz, der durch die Kombination von bereinigten tschechischen Radar- und ombrographischen Daten erzeugt wurde, am besten geeignet zu sein, während Datensätze, die keine komplexen Regionalisierungs- und Kombinationsansätze verwenden, bei längeren Zeiträumen besser abschneiden.