Starkregen

Starkregenereignisse können große Schäden verursachen, wie das Beispiel Simbach am Inn eindrücklich zeigte. Der Klimawandel beeinflusst die Niederschlagsintensität von Starkregenereignissen. Wie stark diese Veränderungen bereits waren und was uns für die Zukunft erwartet, untersucht die Kooperation KLIWA.

Kurz gesagt

  • Eine um ein Grad wärmere Atmosphäre kann rund 7 % mehr Wasser aufnehmen. Damit können auch die normalen Niederschläge in der gleichen Größenordnung intensiver werden.
  • Die Intensität von Starkniederschlagsereignissen nimmt mit bis zu 14 % sogar überproportional zu.
  • Starkregen kann in Bayern überall auftreten.
  • Die höchsten Niederschlagsmengen, die im Sommer innerhalb einer Stunde fallen, scheinen intensiver geworden zu sein.

Zum Weiterlesen

Die Seite erläutert

  • was man unter Starkregen versteht,
  • wie man Starkregen messen kann,
  • welche Folgen er hat,
  • welche Veränderungen man bereits beobachtet,
  • was man zur zukünftigen Entwicklung weiß.

Detailliertere Informationen für Fachnutzer finden Sie in den Publikationen in der Seitenspalte oder am Ende der Seite unter "Weiterführende Informationen".

Was ist Starkregen?

Im Allgemeinen bezeichnet Starkregen ein Niederschlagsereignis, bei dem große Niederschlagsmengen in vergleichsweise kurzer Zeit fallen. Genauere Definitionen existieren jedoch viele. Die Ansätze reichen dabei von festen Schwellwerten (z.B.: ≥ 20 mm in 1 Stunde) oder der Betrachtung von Perzentilen (z.B.: die intensivsten 5 % aller Niederschlagsereignisse innerhalb eines Tages). Sie hängen zum einen davon ab, aus welchem Grund man Starkregen untersucht. Das kann eine Unwetterwarnung sein oder eine wissenschaftliche Auswertung, ob sich Starkregen in der Vergangenheit verändert hat. Zum anderen ist die Starkregenursache wichtig.

In Deutschland/Bayern führen hauptsächlich die zwei folgenden Niederschlagstypen zu erheblichen Niederschlagsmengen:

  1. Stratiforme Niederschläge (umgangssprachlich "Dauerregen"):
    • a. großflächig und zum Teil lang andauernd (mehrere Stunden bis wenige Tage)
    • b. aber vergleichsweise weniger intensiv
  2. Konvektive Niederschläge (umgangssprachlich "heftige Schauer"):
    • a. Kleinskalig (lokal) und zumeist kürzer (Minuten bis mehrere Stunden)
    • b. hochintensiv
Einzelwolke regnet punktuell über Landschaft ab. Typischer konvektiver Niederschlag

Für die Untersuchung von Dauerregen wertet man daher die Niederschlagsmengen innerhalb eines längeren Zeitraumes aus, z.B. von 24 oder 36 Stunden. Sind die heftigen Schauer interessant, betrachtet man kurze Zeitspannen, wie eine Stunde.

Wie kann man Starkregen messen?

Niederschläge werden traditionell an festen Wetter- bzw. Niederschlagsstationen gemessen. Allein in Bayern betreibt der Deutsche Wetterdienst (DWD) über 1.200 solcher Stationen. Gemessen wird dabei mindestens die Niederschlagsmenge pro Tag, an manchen Stationen auch in höherer zeitlicher Auflösung. Regenmengen, die der Dauerregen-Form von Starkregen entstammen, lassen sich damit auch recht gut erfassen – sind es doch langanhaltende, großflächige Regengebiete. Für die örtlich eng begrenzten Schauer-Starkniederschläge (konvektiv) von nur wenigen Kilometern Ausdehnung ist dies deutlich schwieriger. Nicht selten fällt der Regen dort, wo keine Station steht. Oder das Regengebiet streift die Station nur. Man weiß daher vielleicht, dass es geregnet hat, aber nicht mit welcher Menge. Auch gibt eine Menge pro Tag keine Auskunft zur Intensität des Niederschlags, also binnen welcher Zeit er gefallen ist.

Abhilfe bietet dabei das Regenradar des DWD, das seit 2001 die Niederschläge flächenhaft erfasst. Es misst sowohl, ob Niederschläge gefallen sind als auch wie lange und mit welcher Intensität. Für eine belastbare Aussage, wie sich die Starkniederschläge in der Vergangenheit entwickelt haben, reicht die Länge der Messungen jedoch noch nicht aus. Hierzu wären mindestens 30 Jahre nötig. Möglich ist jedoch, erste Tendenzen abzuschätzen sowie räumliche Muster zu betrachten.

Einzelwolke regnet punktuell über Landschaft ab. Der Niederschlag trifft nicht auf die Niederschlagsstation, aber in das Gebiet, das vom Niederschlagsradar beobachtet wird. Ein Schauer zieht an einer Niederschlagsstation vielleicht vorbei, doch das Niederschlagsradar kann dessen Niederschlagsmenge messen

Welche Folgen hat Starkregen?

Bringt ein Starkregenereignis mehr Wasser mit sich als der Boden und das nächstgelegene Gewässer fassen können, tritt vereinfacht gesprochen Hochwasser auf, ggf. mit Überschwemmungen. Bei der Dauerregen-Form entstehen für gewöhnlich "Flusshochwasser". Diese sind meist relativ gut vorhersagbar, da das Regenereignis langanhaltend ist und größere Gebiete betroffen sind. Dazu finden Sie mehr Informationen auf den untenstehenden LfU-Seiten zu Hochwasser.

Die örtlich eng begrenzten, kurzen und intensiven Schauer-Niederschläge können dagegen zu sogenannten "Sturzfluten" führen. Das bedeutet "Hochwasser am Berg" – es entstehen kurzzeitig reißende Flüsse an Stellen, an denen sonst kein Gewässer liegt oder bestenfalls ein kleines Rinnsal. Diese Schauer-Starkregen sind oft schlecht vorhersagbar und mit zum Teil großen Schäden verbunden. Auch hierzu bietet das LfU ausführliche Informationen auf der unten genannten Seite.

Siedlungsgebiete sind oft stark versiegelt, so dass Wasser nur sehr schlecht versickern kann. Kanalsysteme, Straßendurchlässe oder andere Engstellen setzen sich durch angeschwemmtes Material zu ("Verklausungen"). Dadurch kann es zu Überschwemmungen kommen, mit den entsprechenden Konsequenzen für Personen, Werte oder die bestehende Infrastruktur. Gelangen auf diesem Weg Gefahrenstoffe in das Wasser, kann dies Folgen für die Umwelt und die menschliche Gesundheit haben.

Welche Veränderungen hat man bereits beobachtet?

Da die Messung von Starkregenmengen vor allem für die kurzen, heftigen Schauerniederschläge nicht trivial ist (s.o.), kann man auch nur begrenzt belastbare Aussagen zu deren Veränderungen treffen.

Eine Grundregel gilt jedoch immer: Eine um 1 Grad Celsius wärmere Atmosphäre kann rund 7 % mehr Wasserdampf aufnehmen und auch wieder abgeben. Das besagt die sogenannte Clausius-Clapeyron-Gleichung. Durch den Klimawandel ist die Lufttemperatur nachweislich gestiegen. Daraus lässt sich ableiten, dass Niederschläge insgesamt intensiver geworden sein müssen und somit auch Starkniederschläge.

Das bestätigt auch der Trend der jährlich höchsten Tagesniederschlagssumme (= maximaler eintägiger Niederschlag). Laut KLIWA-Monitoringbericht nahm dieser zwischen 1931 und 2015 im Winter vor allem in Nordbayern signifikant zu. Für den Sommer lässt sich eine solche Aussage aufgrund der dann meist auftretenden, oben genannten konvektiven Niederschläge und der starken Jahr-zu-Jahr-Schwankungen nicht treffen.

Im Sommerhalbjahr zeigen die Trends der Zeitreihe 1931 bis 2015 bei den maximalen eintägigen Gebietsniederschlagshöhen verbreitet keine bzw. abnehmende Trends. Im südwestlichen Bereich von Bayern haben die eintägigen Starkniederschlagsmengen auch im Sommerhalbjahr zugenommen, besonders stark zum Beispiel im Gebiet Iller/Lech mit bis zu +12%. Stärkere Abnahmen findet man dagegen im Unteren Maingebiet (regional bis -23%) und in der Mitte von Bayern. Diese Trends sind aber, mit Ausnahme von wenigen Gebieten, nicht signifikant, können also lediglich eine grobe Richtung anzeigen. Im hydrologischen Winterhalbjahr findet man dagegen im Zeitraum 1931-2015 in ganz Bayern zunehmende maximale eintägige Gebietsniederschlagshöhen (Dauerstufe D=1 Tag). Die höchsten Zunahmen finden sich im Bereich des nordöstlichen Bayerns. In einigen Bereichen des oberen Maingebiets und den östlich angrenzenden Saale- und Naabgebieten liegen die Zunahmen hochsignifikant zwischen +27% und +33% und sind damit deutlich höher als die Zunahmen bei den mittleren Gebietsniederschlagshöhen. Weiter südlich lassen hingegen Trendstärke und Signifikanz nach. Entwicklung der max. 1-tägigen Gebietsniederschlagshöhen im hydrologischen Sommer- und Winterhalbjahr, Relativer Trend (Änderung in Prozent/85 Jahre vom Mittelwert 1931 bis 2015)

In seinem KLIWA-Kurzbericht "Starkniederschläge" trug KLIWA das aktuelle Wissen verschiedener wissenschaftlicher Studien zu Veränderungen in Deutschland und Europa zusammen (Link s.u.). So wurden Starkniederschläge auf dem europäischen Festland im Vergleich zwischen 1981 bis 2013 und 1951 bis 1980 häufiger und intensiver. Je intensiver und seltener die Ereignisse sind, desto größer war dabei die jeweilige Zunahme.

Was man zur zukünftigen Entwicklung weiß

Auch zukünftig wird die Lufttemperatur durch den Klimawandel steigen. Im Allgemeinen muss man also damit rechnen, dass die Starkniederschläge noch intensiver werden, denn die Clausius-Clapeyron-Gleichung gilt weiterhin. Diese Annahme wird von einerseits von Berechnungen mit dem Bayerischen Klimaprojektionsensemble gestützt als auch von den Ergebnissen verschiedener Forschungsprojekte wie ReKliEs-De, WETRAX oder ClimEx. Mehr dazu findet sich unter den untenstehenden Links.

Die bislang beschriebenen Projekte haben sich mit der künftigen Entwicklung der großflächigen und langanhaltenden Starkniederschläge beschäftigt. Nach bisherigem Wissensstand werden aber auch die kleinräumigen und kurzzeitigen Starkniederschläge in Bayern intensiver werden. Die Datenbasis ist hier allerdings noch geringer. Denn kleinräumige Starkniederschlagsereignisse sind rechnerisch ungleich aufwändiger zu simulieren als die der großräumigen, langanhaltenden Ereignisse. Daher baut das LfU seine Datenbasis in KLIWA dazu aus und sorgt damit für eine robustere Datengrundlage zur zukünftigen Veränderung von kleinräumigen, kurzzeitigen Starkniederschlagsereignissen.

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