Methode zur Klassifizierung sommerlicher Starkregenereignisse

Datengrundlage

Die Web Anwendung basiert auf homogenisierten und qualitätskontrollierten Niederschlagszeitreihen aus der bundesweiten Radarmessung. Der zugrundeliegende Datenzeitraum erstreckt sich von 2006 bis 2024, wobei nur Daten aus den Monaten Mai bis September (verlängerte Sommerperiode) verwendet wurden. Die Aufbereitung und Bereitstellung der Niederschlagsradardaten erfolgte im AVOSS Projekt durch die Kachelmann GmbH und ist in Weiler et al. (2019) beschrieben.

Klassifizierung von Starkregenereignissen mittels Starkregenindex (SRI)

Mittels des Starkregenindex (SRI) lassen sich Niederschlagsereignisse auf Basis der gefallenen Niederschlagsmenge sowie der Ereignisdauer in eine 12-stufigen Starkregenskala kategorisieren. Die Zuordnung von Niederschlagsmengen zu einzelnen Starkregenkategorien erfolgt dabei nach der Methode von Schmitt et al. (2018). Für die Starkregenkategorien von 1 bis 7 werden hierfür Niederschläge einer bestimmten Wiederkehrwahrscheinlichkeit (s. Datengrundlage für die SRI-Klassen) herangezogen. Die Niederschlagsmengen der Starkregenkategorien von 8 bis 12 werden über einen, für alle Dauerstufen konstanten, Erhöhungsfaktor aus den Niederschlagshöhen der Starkregenkategorie 7 abgeleitet.

Generell gilt, dass Niederschlagsereignisse der Starkregenkategorie 1 und 2 zu normalen, Ereignisse mit SRI 3 bis 5 zu intensiven und Ereignisse mit SRI 6 und 7 zu außergewöhnlichen Starkregenereignissen gezählt werden können. Ereignisse der Kategorie 8 und mehr können als extreme Starkregenereignisse kategorisiert werden.

Der Starkregenindex wurde ortsspezifisch für 12 verschiedene Dauerstufen erstellt. Je nach Dauerstufe führt eine gegebene Niederschlagsmenge zu einem bestimmten SRI. Bleibt die Niederschlagsmenge eines Ereignisses über mehrere Dauerstufen konstant, haben längere Ereignisse tendenziell einen geringeren SRI.

Datengrundlage für die SRI-Klassen

Der Zuordnung von Niederschlagshöhen zu einer Starkregenskala basiert auf flächenhaft vorliegenden Bemessungsniederschlägen, jeweils für jede der betrachteten Dauerstufen. Da es essentiell ist, dass die Datenbasis der Bemessungsniederschläge zu den zu klassifizierenden Daten passt, wurden im vorliegenden Fall die Bemessungsniederschläge auf Basis der homogenisierten Radarzeitreihen abgeleitet.

Da für den SRI aber Bemessungsniederschläge mit Wiederkehrzeiten von bis zu 100-jährigen Ereignissen notwendig sind, musste die Radarzeitreihe über einen statistischen Ansatz verlängert werden. Hierzu haben wir für jede Rasterzelle ein Verfahren angewendet, das in Hänsler et al. (2022)exemplarisch für Baden-Württemberg beschrieben ist.

Aus der verlängerten Radarzeitreihen lassen sich nun für jede Rasterzelle der Niederschlagsradardaten für unterschiedliche Ereignisdauern Bemessungsniederschläge ableiten. In vorliegendem Fall wurden die Bemessungsniederschläge für 12 verschiedene Dauerstufen (5 Minuten bis 6 Stunden) abgeleitet und bundesweit in der originären räumlichen Auflösung der Radardaten für jede Radarrasterzelle aufbereitet.

Ereignisdaten

Die in dieser Web-Anwendung angeführten Starkregenereignisse wurden analog zu den Bemessungsniederschlägen aus der in AVOSS entwickelten Radarklimatologie abgeleitet. Die Daten liegen deutschlandweit in einem Raster von ca. 0.7 km x 0.7 km verfügbar.

In der Anwendung sind alle Starkregenereignisse berücksichtigt, die in den Monaten Mai bis September im Zeitraum von 2006 bis 2024 auftraten. Generell werden aber nur Ereignisse dargestellt, die einem SRI ≥ 1 entsprechen.

Weiterhin wurde die maximale Anzahl von dargestellten Ereignissen auf 15 begrenzt. Wurden im betrachteten Zeitraum weniger als 15 Ereignisse mit einem SRI ≥ 1 beobachtet, werden entsprechend weniger Ereignisse dargestellt.

Die Wahl der Ereignisse erfolgt nur anhand der SRI-Werte und über alle Dauerstufen hinweg, Um zu verhindern, dass ein Großteil der aufgeführten Ereignisse auf das gleiche Niederschlagsereignis zurückgehen (gleiches Ereignis, aber andere Dauerstufe) wurde zusätzlich noch das Kriterium eingeführt, dass dasselbe Ereignis maximal 3-mal in den finalen Ereignissen einfließen darf, wobei nur jeweils einmal eine kurze (5, 10, 15 & 30 Minuten), mittlere (45, 60 & 90 Minuten) und lange (120, 180, 240, 300 & 360 Minuten) Ereignisdauer berücksichtigt wird.