Trockenheit

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Ergebnisse

Die Diagramme zeigen die Werte der Indikatoren von 1980 bis 2024, ausgedrückt als räumliches Mittel über Südtirol. Das räumliche Mittel wird nur für Gebiete in niedrigen und mittleren Höhenlagen < 1500 m berechnet, wo der Wasserstress, insbesondere gemessen durch den SPEI, aussagekräftiger ist. Beim Lesen der Grafiken ist zu beachten, dass negative SPI (SPEI)-Werte (in rot) Niederschlagsdefiziten entsprechen; umgekehrt zeigen positive SPI (SPEI)-Werte (in blau) Niederschläge (Wasserverfügbarkeit) an, die über dem Durchschnitt der 30-jährigen Referenzperiode 1981-2010 für dieselbe Zeitskala liegen.

SPI und SPEI werden jeweils auf der Grundlage des Gesamtniederschlags und der Wasserbilanz der letzten drei bzw. zwölf Monate berechnet. Die beiden Zeitskalen liefern unterschiedliche Informationen. Die Dreimonatsskala (SPI/SPEI-3) gibt Auskunft über die Trockenheit in der Landwirtschaft, d. h. das Defizit des Wassergehalts in den obersten Bodenschichten, welches das Pflanzenwachstum am stärksten beeinträchtigt. Die längere Zeitskala (SPI/SPEI-12) spiegelt hingegen die hydrologische Trockenheit wider. Diese verschärft die Wasserknappheit in den Böden, betrifft aber auch tiefe Grundwasserleiter und den Durchfluss von Wasserläufen.

Die Zeitreihe des SPI-12 von Dezember 1980 bis Dezember 2024, die den Gesamtniederschlag über das Sonnenjahr darstellt, zeigt einen statistisch signifikanten Aufwärtstrend, das heißt, sie weist auf eine Zunahme der kumulierten Niederschläge über zwölf Monate hin. In den letzten Jahrzehnten hat die Häufigkeit von Monaten mit positiven SPI-Werten, d. h. mit höheren kumulierten 12-Monats-Niederschlägen als im 30-jährigen Durchschnitt von 1981 bis 2010, deutlich zugenommen. Die schwersten Dürreperioden wurden hingegen in den Jahren 2003 bis 2007 und in der zweiten Hälfte der 1990er Jahre verzeichnet (rote Balken).

Obwohl das zeitliche Muster von SPEI-12 mit dem von SPI-12 übereinstimmt, hebt es die wichtigsten Dürreperioden hervor und reduziert die jüngsten Episoden des Wasserüberschusses. Die SPEI-12-Reihe zeigt jedoch keinen signifikanten langfristigen Trend.

Auf kürzeren Zeitskalen (SPI/SPEI-3) ist die zeitliche Variabilität größer und keine der kumulierten 3-Monats-Werte zeigt auf saisonaler Ebene signifikante Trends (wobei die saisonalen Werte von SPI/SPEI-3 im Februar, Mai, August und November für Winter, Frühling, Sommer und Herbst definiert werden).

Methode

Die Darstellungen basieren auf den täglichen meteorologischen Beobachtungen von über 80 Messstellen des Amtes für Meteorologie und Lawinenwarnung der Autonomen Provinz Bozen. Ergänzt werden diese durch Beobachtungen einiger grenznaher Standorte in der Schweiz und Österreich. Die gesammelten Reihen wurden mithilfe eines geostatistischen Verfahrens auf ein regelmäßiges Gitter mit einer Auflösung von einem Kilometer für das gesamte Staatsgebiet interpoliert.

Vor der Interpolation wurden alle Beobachtungsreihen auf Messfehler und zeitliche Homogenität überprüft. Fehlende Tageswerte wurden mithilfe eines statistischen Verfahrens rekonstruiert, um die zeitliche Kontinuität der Reihen zu maximieren.

Die Interpolation liefert einen regionalen Mittelwert, der repräsentativer und stabiler ist als ein Mittelwert, der auf der Grundlage einzelner Stationen berechnet wurde.

Der SPI wird als die Abweichung des kumulierten Niederschlags von seinem Mittelwert über den Zeitraum 1981–2010 über eine bestimmte Zeitskala (in diesem Fall drei und zwölf Monate) geteilt durch seine Standardabweichung berechnet. Da der Niederschlag zumindest auf Zeitskalen kleiner als ein Jahr nicht normal verteilt ist, wird die Variable so angepasst, dass die SPI-Werte einer Verteilung mit einem Mittelwert von Null und einer Einheitsvarianz folgen. Dieser standardisierte Index ermöglicht den Vergleich von Gebieten mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen und berücksichtigt nasse und trockene Perioden gleichermaßen.

Der SPEI wird auf ähnliche Weise berechnet, berücksichtigt aber die Wasserbilanz, das heißt die Differenz zwischen kumuliertem Niederschlag und potenzieller Evapotranspiration über einen bestimmten Zeitraum (in diesem Fall drei und zwölf Monate), gemessen am durchschnittlichen Referenzwert. Die potenzielle Evapotranspiration wird aus den Höchst- und Mindesttemperaturwerten nach der Hargreaves-Samani-Formel (Hargreaves und Samani, 1985) berechnet.

Da der Beitrag der Evapotranspiration in höheren Lagen, in denen die Bodenvegetation weniger stark ausgeprägt ist, nicht aussagekräftig ist, werden bei der Berechnung der räumlichen Mittelwerte des SPEI über Südtirol nur die Gebiete unterhalb von 1 500 m berücksichtigt. Um die beiden Indikatoren vergleichbar zu machen, wurden die SPI-Zeitreihen als räumliche Mittelwerte über dieselben Gebiete berechnet.

Die Trends werden mit der Theil-Sen-Methode berechnet, die Signifikanz wird mithilfe des Mann-Kendall-Tests ermittelt. Ein Trend gilt als signifikant, wenn der resultierende p-Wert kleiner als 0,05 ist.

Betroffene Sektoren

• Wasser

• Landwirtschaft

• Flora und Fauna

• Wassermanagement

• Boden

• Naturgefahren

Verwandte Indikatoren

Weiterführende Forschung bei Eurac Research

Mithilfe der 6-monatigen Zeitskala der SPI-6- und SPEI-6-Indikatoren können mögliche Verringerungen des Abflusses und der Speicherkapazität von Flüssen aufgrund mittelfristiger Defizite bei den Niederschlägen oder der Wasserbilanz bewertet werden. Daher wurden die Indizes auch in das Dürreüberwachungsportal des ADO-Projekts aufgenommen.

SPEI-6

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Die Analyse der Entwicklung des SPEI-6-Index für Südtirol seit 2020 zeigt die negativsten Werte im Frühjahr 2025. Diese lagen sogar unter den im Frühjahr 2022 verzeichneten Werten. Insbesondere wurden im April 2025 die niedrigsten Werte erreicht, als der SPEI-6 den Wert -1,7 erreichte. Dies entspricht gemäß der Standardklassifizierung von McKee et al. (1993) einer schweren Dürre. Verantwortlich hierfür war eine Kombination aus unterdurchschnittlichen Niederschlägen in der vorangegangenen Wintersaison und hohen Temperaturen. Die negativen SPEI-6-Werte für Südtirol stehen im Einklang mit der Trockenheit, die im Frühjahr 2025 in weiten Teilen Europas herrschte. Im Gegensatz dazu bleibt die Wasserbilanz in Südtirol für den größten Teil des Jahres 2024 positiv, mit SPEI-6-Werten nahe +2 im Frühjahr und Sommer, was auf mäßig feuchte Bedingungen im Vergleich zum Durchschnitt hinweist. In den letzten Monaten des Jahres 2024 kehrt die sechsmonatige Wasserbilanz zu normalen Bedingungen zurück, d. h. in den Bereich zwischen -1 und +1. Zu Beginn der Wintersaison 2024/25 liegen die Werte immer noch unter -1.

Projekt ADO

Zukunftsszenarien

Die Klimaprojektionen für Südtirol für den SPI-12-Indikator sehen eine schwache Zunahme der jährlichen Feuchtigkeitsbedingungen im Laufe des Jahrhunderts vor, was mit dem zukünftigen Trend für die jährlichen Niederschläge in der Provinz übereinstimmt. Der SPEI-12-Indikator meldet dagegen einen Rückgang der Jahreswerte, der insbesondere für das RCP 8.5-Szenario deutlich wird, was eine Zunahme der Trockenheit in Südtirol bedeutet. In diesem Fall führt der vom pessimistischsten Szenario prognostizierte kontinuierliche Temperaturanstieg zu einem Anstieg des Wasserbedarfs für die Evapotranspiration und folglich zu zunehmend negativen mittleren Wasserbilanzen im Vergleich zu den Referenzwerten. Beide Indizes werden als räumliche Durchschnittswerte für alle Gebiete unterhalb von 1500 m Höhe angegeben.

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Klimaprojektionen des jährlichen SPI-12 und SPEI-12 für Südtirol (räumliches Mittel) über Gebiete unter 1500 m Höhe) gemäß den Emissionsszenarien RCP 4.5 und RCP 8.5. Die durchgezogene Linie stellt den Median der betrachteten Modellsimulationen dar: 11 (RCP 4.5) und 17 (RCP 8.5) für SPI-12 und 8 für SPEI-12. Der farbige Bereich zeigt den Wertebereich zwischen dem 25. und 75. Perzentil der Simulationen. Die Werte werden als gleitender 10-Jahres-Durchschnitt angegeben. Quelle: EURO-CORDEX; Prozessierung und Darstellung: Eurac Research

Nach den jährlichen langfristigen Projektionen wird sich die Häufigkeit der Monate mit extremer Nässe und Trockenheit in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich ändern. Insbesondere der SPI-12 zeigt eine kontinuierliche Zunahme der Monate mit extrem hohen Niederschlägen im Vergleich zu den durchschnittlichen Referenzbedingungen (1981 bis 2010), wobei die Zunahme unter RCP 8.5 stärker ausgeprägt ist. Im Gegensatz dazu zeigen die Projektionen für SPEI-12 eine Zunahme extremer Dürren, insbesondere beim pessimistischsten Szenario, das im Durchschnitt mehr als 50 Monate extremer Dürre in den letzten drei Jahrzehnten des Jahrhunderts vorsieht. Die Häufigkeit von extremen Nässebedingungen nach SPEI-12 bleibt hingegen unverändert (RCP 4.5) oder nimmt allmählich ab (RCP 8.5). Im Zeitraum 2071 bis2100 überschreiten die Werte für SPEI-12 im RCP 8.5-Szenario den Grenzwert von 50 Monaten pro 30-Jahres-Zeitraum.

Methodik

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 Zwischenszenario, 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 Projektionen des täglichen Niederschlags und der täglichen Höchst- und Tiefsttemperaturen von 1971 bis 2100, die von verschiedenen Klimamodellen (Ensembles) für die beiden Szenarien geliefert wurden, wurden durch ein Downscaling-Verfahren verarbeitet, das 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-Rasterbeobachtungsdatensatzes durchgeführt.

Aus den korrigierten Simulationen wurden der SPI-12- und der SPEI-12-Index auf einer monatlichen Skala von 1971 bis 2100 für alle verfügbaren Modelle berechnet, wobei der Zeitraum 1981 bis 2010 als Bezugszeitraum diente. Insbesondere wurden 11 (RCP 4.5) und 17 (RCP 8.5) Modellsimulationen für SPI-12 und 8 Simulationen für SPEI-12 für beide Szenarien berücksichtigt. Für die Berechnung des SPEI-12 wurden nur Modelle berücksichtigt, für die sowohl Niederschlag als auch Temperatur verfügbar waren. Die für die Definition der SPEI erforderliche potenzielle Evapotranspiration wurde aus den Höchst- und Mindesttemperaturprognosen nach der Hargreaves-Samani-Formel abgeleitet (Hargreaves und Samani, 1985).

Da der evapotranspirative Beitrag in höheren Lagen, in denen es weniger Vegetation gibt, nicht sehr bedeutend ist, wurde SPEI-12 nur für Gebiete in Höhen unter 1500 m berechnet. Um die beiden Indikatoren vergleichbar zu machen, wurden die Projektionen für den SPI-12 für dieselben Gebiete definiert. 

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Kontakt

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

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