Starkniederschläge

Beschreibung der Ergebnisse

Die jährlichen Starkniederschlagsmengen haben in den letzten 43 Jahren zugenommen (+108 mm im Jahr seit 1980). Die Zunahme der jährlichen Starkniederschläge ist statistisch signifikant. Die jährlichen intensiven Gesamtniederschläge nehmen pro Jahrzent ca. + 25 mm zu, was einer Zunahme von ca. + 12 % des Durchschnitts im 30-jährigen Zeitraum 1981 bis 2010 entspricht.

Das Jahr 2020 stellt mit einem Wert von 1.3 einen Rekord für Starkniederschläge seit 1980 auf:
dreimal so hoch wie im Durchschnitt des 30-jährigen Zeitraums 1981 bis 2010, gefolgt von den Jahren 2000 und 2023. Im Gegensatz dazu war der Zeitraum 2003 bis 2006 am wenigsten von intensiven Niederschlagsereignissen betroffen.

Die an den einzelnen Rasterpunkten berechneten Trends nehmen fast in ganz Südtirol zu, allerdings ist die Zunahme intensiver Ereignisse in den südlichen und östlichen Teilen der Provinz ausgeprägter, wo die Trends statistisch signifikant sind und Zunahmen von bis zu + 25 % pro Jahrzehnt im Vergleich zum 30-jährigen Mittel 1981 bis 2010 umfassen.

Methode

Der Graph beruht auf den täglichen meteorologischen Beobachtungen an mehr als 80 Messstellen des Amts für Meteorologie und Lawinenwarnung der Autonomen Provinz Bozen, ergänzt durch die Beobachtungsdaten einiger Standorte in der Schweiz und in Österreich, nahe der Landesgrenze. Die gesammelten Reihen wurden mit Hilfe eines geostatistischen Verfahrens auf ein regelmäßiges Gitter mit einer Auflösung von 1 km für das gesamte Landesgebiet interpoliert. 

Vor der Interpolation wurden alle Beobachtungsreihen auf Messfehler und zeitliche Homogenität geprüft. Darüber hinaus wurden fehlende Tageswerte mit Hilfe eines statistischen Verfahrens rekonstruiert, um die zeitliche Kontinuität der Reihen zu maximieren.  

Die Interpolation erlaubt es, einen regionalen Durchschnittswert zu ermitteln, der repräsentativer und stabiler ist als jener, der auf einzelnen Messstationen beruht.

Der Schwellenwert für die Identifizierung der täglichen Starkniederschläge wurde für jeden Punkt mit einer Auflösung von 1 km berechnet und als 95. Perzentile der Verteilung der Regentage (Tagesniederschlag > 1 mm) über den 30-jährigen Referenzzeitraum 1981-2010 berechnet. Der auf dem Perzentil basierende Schwellenwert variiert daher von Gebiet zu Gebiet, um den unterschiedlichen lokalen klimatischen Gegebenheiten Rechnung zu tragen: Was in einem Gebiet als besonders niederschlagsreich gilt, muss an einem anderen Ort, der durch ein anderes klimatisches Regime gekennzeichnet ist, nicht unbedingt der Fall sein. Die Trends werden mit der Theil-Sen-Methode und die Signifikanz mit dem Mann-Kendall-Test berechnet. Der Trend gilt als signifikant, wenn der resultierende p-Wert kleiner als 0,05 ist.

Betroffene Sektoren

• Wassermanagement

• Boden

• Naturgefahren

• Infrastruktur

Verwandte Indikatoren

Weiterführende Forschung bei Eurac Research

Projekt Proslide: https://www.eurac.edu/en/institutes-centers/institute-for-earth-observation/projects/proslide

Zukunftsszenarien

Die betrachteten Klimaprojektionen sagen einen Anstieg der jährlichen Regenmenge aufgrund von Starkniederschlägen sowohl in den RCP 4.5- als auch in den RCP 8.5-Emissionsszenarien voraus, obwohl die Zeitreihen erhebliche Schwankungen aufweisen. Nimmt man den Median der verschiedenen verfügbaren Modellsimulationen, so wird für den Zeitraum 2071 bis 2100 im Vergleich zu den Werten von 1981 bis 2010 beim pessimistischsten Szenario mit einer durchschnittlichen Zunahme der intensiven Niederschläge um etwa 29 % und beim mittleren Szenario um etwa 22 % gerechnet.

Die räumliche Verteilung der jährlichen Starkniederschläge in Südtirol als 30-Jahres-Mittelwerte über den Zeitraum 2041 bis 2070 und über den Zeitraum 2071 bis 2100 zeigen einen Anstieg der jährlichen Werte im Vergleich zur 30-jährigen Referenzperiode 1981 bis 2010 über das gesamte Gebiet und für beide Emissionsszenarien. In absoluten Zahlen ermittelt das RCP 8.5-Szenario den stärksten Anstieg der jährlichen Starkniederschläge in den nördlichsten Gebieten der Provinz im oberen Eisacktal, mit einem durchschnittlichen Anstieg am Ende des Jahrhunderts um fast 100 mm im Vergleich zu 1981 bis 2010. Die relativen Zunahmen, d.h. die prozentuale Zunahme im Vergleich zu den Durchschnittswerten des Referenzzeitraums, sind gleichmäßig über das Gebiet verteilt, mit etwas höheren Werten im Pustertal, wo das RCP 8.5-Szenario mittelfristig (2041 bis 2070) und langfristig (2071 bis 2100) Zunahmen von ca. 40-50% berechnet.

Methode

Die Klimaszenarien für die jährlichen und saisonalen Niederschläge für Südtirol wurden aus EURO-CORDEX-Klimasimulationen über Europa für die beiden Emissionsszenarien RCP 4.5 und RCP 8.5 erstellt. RCP steht für „Representative Concentration Pathways“, also Projektionen, wie sich die Emissionen der Treibhausgase in der Atmosphäre in der Zukunft entwickeln.

RCP 4.5 entspricht einem mittleren Szenario, bei dem die Treibhausgasemissionen zwar gedrosselt werden, ihre Konzentrationen in der Atmosphäre in den nächsten 50 Jahren aber weiter ansteigen und das Ziel von +2 °C nicht erreicht wird. RCP 8.5 stellt das pessimistischste Szenario dar, bei dem die Treibhausgasemissionen kontinuierlich ansteigen, ohne dass Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels ergriffen werden.

Die täglichen Niederschlagsprojektionen von 1971 bis 2100, die von verschiedenen Klimamodellen (Ensembles) für die beiden Szenarien (11 für RCP 4.5 und 17 für RCP 8.5) bereitgestellt wurden, wurden mit Hilfe eines Downscaling-Prozesses verarbeitet, der es ermöglicht, die simulierten Werte von der ursprünglichen räumlichen Auflösung (in diesem Fall etwa 12 km) auf eine feinere Auflösung (in diesem Fall 1 km) zu übertragen. Dieser Schritt ermöglicht es, systematische Fehler zu verringern, die in den Modellsimulationen auftreten und auf die begrenzte räumliche Auflösung der verfügbaren Modelle zurückzuführen sind, die keine angemessene Darstellung der lokalen Merkmale bieten, insbesondere in Gebirgsregionen mit komplexer Orographie.

Das angewandte Downscaling-Verfahren basiert auf der Delta-Quantile-Mapping-Methode (QDM, Cannon et al., 2015), bei der die simulierten Werte mit Beobachtungen über einen gemeinsamen Referenzzeitraum verglichen und so korrigiert werden, dass die Wahrscheinlichkeitsverteilungen übereinstimmen. Außerdem werden bei der QDM-Methode die Korrekturen so vorgenommen, dass das ursprünglich in den Simulationen vorhandene langfristige Klimasignal nicht verändert wird. In diesem Fall ist der Bezugszeitraum 1981 bis 2010, und die Korrektur wurde auf der Grundlage des 1 km-Gitterdatensatzes durchgeführt.

Aus den korrigierten Simulationen wurden die jährlichen, winterlichen (Dezember bis Februar) und sommerlichen (Juni bis August) Gesamtwerte von 1971 bis 2100 für jedes Ensemblemodell, für jedes Jahr und für beide Szenarien berechnet. Die Ensemble-Indikatorwerte wurden dann aggregiert, indem der Median der 11 (RCP 4.5) und 17 (RCP 8.5) Modellsimulationen für jedes Jahr berechnet und die Inter-Quantilsspanne, d. h. die Spanne der Werte zwischen dem 25. und 75. Perzentil verwendet wurde, um eine Schätzung der Variabilität der Modellsimulationen zu liefern.  
 

Kontakt

Eurac Research: Alice Crespi, Center for Climate Change and Transformation

Daten bereitgestellt durch das Amt für Meteorologie und Lawinenwarnung der Autonomen Provinz Bozen