WETRAX

Projekttitel

Logo WETRAX: Satellitenbild eines Tiefdruckwirbels über Europa, Pfeile formen einen Kreislauf Logo WETRAX

WETRAX (Weather Patterns, Cyclone Tracks and related precipitation Extremes) – Auswirkungen des Klimawandels auf großflächige Starkniederschläge in Süddeutschland und Österreich: Analyse der Veränderungen von Zugbahnen und Wetterlagen.

Projektlaufzeit

Projektstart: 01.06.2012, Projektende: 30.06.2015.

Zusammenfassung der allgemeinen Projektergebnisse (siehe "Weiterführende Informationen") sowie Abschlussbericht (siehe WETRAX-Projektseite) verfügbar.

Projektträger

Bayerisches Landesamt für Umwelt.

Beteiligte Wissenschaftler / Kooperationen

  • Lehrstuhl für Physische Geographie und Quantitative Methoden, Universität Augsburg (Prof. Dr. J. Jacobeit, Dr. A. Philipp, Dr. C. Beck, Dipl. Geogr. M. Homann)
  • ZAMG - Zentralanstalt für Meteorologie und Klimatologie (Mag. M. Hofstätter)
  • Bundesanstalt für Gewässerkunde
  • Bayerisches Landesamt für Umwelt

Zusammenfassung der Projektergebnisse für Bayern

Bis zum Jahr 2100 ist eine Zunahme der Starkniederschläge im Süden Deutschlands bedingt durch die Klimaänderung zu erwarten. Die besonders im Sommer seltenen aber hochwassergefährlichen Vb-Tiefs lassen durch die ab 2050 mögliche Zunahme der Luftfeuchtigkeit und damit der Niederschlagsmengen auch eine Zunahme in der Höhe der großen Hochwasser befürchten. Die Analysen in dem Projekt WETRAX haben gezeigt, dass die "Vb-Zugbahn" am maßgeblichsten für die großen Hochwasserereignisse in Mitteleuropa ist, wie beispielsweise bei dem extremen Hochwasser in 2002. Auch die Hochwasser in den Jahren 2005 und 2013 hatten eine ähnliche Wetterlage als Auslöser.

Die meisten großräumigen Starkniederschlagsereignisse in Süddeutschland, Österreich und angrenzenden Teilen der Schweiz sowie Tschechiens sind mit zwei typischen Mustern in der Atmosphäre zu erklären: Tiefdruckgebiete mit "Vb-Zugbahnen" (sprich "fünf b"), die von Oberitalien über den Alpenostrand nach Polen ziehen und für den gesamten Alpenraum intensiven Niederschlag bringen sowie rascher durchziehende Tiefdruckgebiete, die vom Atlantik nach Mitteleuropa ziehen und an der Alpennordseite sowie den Mittelgebirgen Niederschlag bringen.

In den letzten 60 Jahren haben sich die Zugbahnen von Tiefdruckgebieten und atmosphärischen Zirkulationstypen, die flächenhafte Starkniederschläge hervorrufen, kaum verändert. Nur die Westwetterlagen im Herbst, die vor allem an der Nord- und Westseite der Alpen sowie der Mittelgebirge zu Starkniederschlägen führen können, sind bereits tendenziell häufiger geworden. Für die Zukunft prognostizieren die Rechenmodelle vor allem im Winter und Frühjahr eine Zunahme der Starkniederschläge. Im Sommer werden infolge vermehrter Hochdruck-Wetterlagen über Mitteleuropa dagegen weniger häufig großflächige Starkniederschlagsereignisse zu beobachten sein. Durch die vermehrten Schönwetterperioden im Sommer kann jedoch keine Hochwasser Entwarnung gegeben werden, da diejenigen Tiefdruckgebiete, die der Hochwasser gefährlichen Vb-Zugbahn folgen, dafür umso intensiver ausfallen können.

Ein Tiefdruckgebiet mit Starkregen ist meist nicht allein ausschlaggebend für ein extremes Hochwasser an großen Flüssen wie zum Beispiel an der Donau. Zu einem derartigen Hochwasser kommt es vor allem, wenn Böden infolge überdurchschnittlich feuchten Wetters über Wochen und Monaten hinweg bereits stark gesättigt sind. Vor dem Hochwasser 2013 zogen etwa in kurzer Folge drei Tiefdruckgebiete mit starkem Regen über den Alpenraum.

Diese Ergebnisse finden sich im aktuellen Abschlussbericht des deutsch-österreichischen Kooperationsprojektes WETRAX, das die Zusammenhänge zwischen Wetterlagen bzw. Zugbahnen zu den Starkniederschlägen analysiert (vgl. weiterführende Informationen). Der Bericht beschreibt darüber hinaus noch weitere hochwasserrelevante Wetterlagen und Zugbahnen für Mitteleuropa und diskutiert die Ergebnisse in größerer Detailtiefe vor dem Hintergrund der Unsicherheiten in der Berechnung. Die Erkenntnisse über hochwasserrelevante atmosphärische Vorgänge helfen bei der Entwicklung von Strategien zur Anpassung des Hochwassermanagements an den Klimawandel. Neben den Starkniederschlägen ist aber auch die vorangegangene Witterung für die Hochwassergefahr ein wichtiges Kriterium, diese wurde in WETRAX bisher nicht berücksichtigt.

Weitere Projektinformationen

1. Forschungsgegenstand und wissenschaftliche Ziele

Großflächige Starkniederschläge sind mit einer hohen Eintrittswahrscheinlichkeit hydrologischer Extremereignisse verbunden und lassen sich auf bestimmte Muster der atmosphärischen Zirkulation zurückführen. Im Rahmen von WETRAX fand eine Untersuchung von Zirkulationsmustern statt, die in einem statistisch signifikanten Zusammenhang mit extremen Gebietsniederschlägen im Raum von Österreich und Süddeutschland stehen. Für das Zeitintervall 1951-2010 wurde ein Katalog mit starkniederschlagsrelevanten Wetterlagen und Zugbahnen von Tiefdruckgebieten entworfen. Weiterhin wurden zwei verschiedene Generationen globaler Klimamodelle auf ihre Eignung überprüft, diese atmosphärischen Charakteristika über Mitteleuropa reproduzieren zu können. Aus zugehörigen Klimaszenarien wurden Abschätzungen über starke Gebietsniederschläge in der Zukunft abgeleitet. Das übergeordnete Ziel von WETRAX war somit die zirkulationsbezogene Bestimmung der veränderten Eintrittswahrscheinlichkeit großflächiger Starkniederschläge im Bereich von Österreich und Süddeutschland im Zuge des Klimawandels. Daraus ergeben sich potentielle Änderungen des Hochwasserrisikos innerhalb der betrachteten Einzugsgebiete. Die erarbeiteten Ergebnisse werden eine wichtige Planungsgrundlage für die deutsche und österreichische Wasserwirtschaft bilden.

2. Durchführung und Ergebnisse der Arbeitspakete

Eine kombinierte Auswertung von großflächigen Niederschlägen, atmosphärischen Zirkulationsmustern und charakteristischen Zugbahnen von Zyklonen auf Tagesbasis stellt einen wissenschaftlichen Mehrwert gegenüber bislang durchgeführten Untersuchungen dar. Mit der Erstellung eines Katalogs hydrologisch relevanter Wetterlagen und Zugbahnen im süddeutschen und österreichischen Raum wird es möglich, Veränderungen im räumlichen und zeitlichen Auftreten von Starkniederschlägen im Klimawandel und im daraus resultierenden potentiellen Hochwasserrisiko in der Zukunft zu untersuchen und fundiert zu bewerten.

3. Allgemeine Relevanz

Durch die Emission von strahlungsaktiven Treibhausgasen findet eine anthropogene Beeinflussung des Klimasystems statt. Eine globale Erwärmung innerhalb der letzten Dekaden lässt sich eindeutig feststellen, auch wenn der anthropogene Anteil nicht exakt zu quantifizieren ist. Neben der Temperatur können aber auch weitere Klimaelemente wie z.B. der Niederschlag oder der Feuchtegehalt der Luft Veränderungen unterworfen sein. Ein höheres Temperaturniveau kann etwa zu einem höheren Feuchtegehalt der Luft führen. Dieser wiederum kann unter anderem für häufigere bzw. kräftiger ausfallende Starkniederschläge verantwortlich sein. Dabei sind jedoch insbesondere die atmosphärischen Zirkulationsverhältnisse zu berücksichtigen, die eine regional differenzierte Ausgestaltung des Klimaänderungssignals herbeizuführen vermögen. Im Kontext von Starkniederschlägen und Hochwasserereignissen sind dabei vor allem spezifische Wetterlagen (Zirkulationstypen) und Zyklonenzugbahnen sowie ihre klimawandelbedingten Veränderungen ins Zentrum der Untersuchungen zu rücken.

All diese Veränderungen besitzen weitreichende Auswirkungen, etwa auf das direkt beobachtbare Niederschlagsgeschehen und die potentiellen Hochwasserrisiken. Es sind gerade die extremen Wetter- und Klimaphänomene, zu welchen auch der Starkniederschlag gehört, die großen regionalen Unterschieden unterworfen sind und bei denen somit ein erhöhter Forschungsbedarf besteht.

4. Praxisbezogenheit und Anwendbarkeit

Der unmittelbare Zusammenhang zwischen verbreitet auftretenden Starkniederschlägen im Untersuchungsraum und einer hohen Eintrittswahrscheinlichkeit hydrologischer Extremereignisse verweist auf die reale Gefährdung sowohl infrastruktureller Einrichtungen als auch von Menschenleben selbst. Die aus dem WETRAX-Projekt gewonnenen Ergebnisse sollen daher, neben ihrer Bedeutsamkeit für die Wissenschaft, als Planungsgrundlage für die politischen Entscheidungsträger und für die Wasserwirtschaft beider Länder eine praktische Anwendungsdimension finden.

5. Projektorganisation

5.1. Projektdurchführung

Projektleitung: Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Abteilung für Klimaforschung
Mag. Michael Hofstätter (Projektleiter)

Projektpartner: Universität Augsburg
Lehrstuhl für Physische Geographie und Quantitative Methoden
Prof. Dr. Jucundus Jacobeit

Fachliche Mitwirkung auf deutscher Seite:
Deutscher Wetterdienst
Abteilung für Hydrometeorologie

5.2. Projektauftraggeber

Projektauftraggeber auf österreichischer Seite:
Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft,
Umwelt und Wasserwirtschaft
Sektion VII - Wasser

Projektauftraggeber auf deutscher Seite:
Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG)
Referat M2 – Wasserhaushalt, Vorhersagen und Prognosen

sowie

Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz
Referat 54 - Monitoring, Wasserhaushalt und Warndienste

vertreten durch das
Bayerische Landesamt für Umwelt
Referat 81 - Klimawandel und Wasserhaushalt

Weiterführende Informationen

Links zu anderen Angeboten

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