Atmosphärische Ursachen extremer Hochwasserereignisse

• Antragsteller: Professor Dr. Bodo Ahrens
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278017089

Das Teilprojekt 2 des Projektes SPATE konzentriert sich auf klimatische und atmosphärische Treiber von Flußgebietshochwasser. Phase 1 konzentrierte sich auf großflächige Starkregenereignisse mit regionalen und lokalen Verstärkungsfaktoren wie Frontalaktivität, konvektive und orografische Prozesse. Phase 2 konzentriert sich auf das Prozessverständnis der Clusterbildung von Regenereignissen (insb. vom Typ Vb-Zugbahn), die Koinzidenz mit anderen Hochwasserfaktoren (insb. Schneeschmelze) und die Vorhersagbarkeit 2ter Art (d.h. Änderung der Randbedingungen der Ereignisprozesse und damit Vorhersagbarkeit der Ereigniswahrscheinlichkeit). Entsprechend lautet das übergreifende Ziel: Welche Klimatologien, Vorhersagbarkeiten und möglichen zukünftigen Veränderungen der atmosphärischen Hochwasserfaktoren und ihrer klimabedingten Treiber gibt es? Wir wollen verstehen und quantifizieren, wie und warum sich großräumige und lokale atmosphärische Hochwasserfaktoren in der Vergangenheit verändert haben. Für dieses Ziel wollen wir die Rolle der niederfrequenten atmosphärischen Variabilität, wie die nordatlantische Oszillation, für die großräumigen und lokalen Niederschlagsfaktoren identifizieren. Dieses sehr umfassende Ziel muss auf zwei spezifischere und eng verbundene Forschungsfragen beschränkt werden:(1) Was erklärt die beobachtete Häufung und Variabilität von großen Regen-Schnee-Hochwasserereignissen in Mitteleuropa und was können wir unter dem Klimawandel erwarten? Ein besseres Verständnis ist notwendig, die Koinzidenz von Starkregen und Schneeschmelze rein zufällig eintritt oder durch einen klimatischen Antrieb gesteuert wird. Dies hängt mit der Frage zusammen, ob es Veränderungen in der Persistenz von großräumigen Wettermustern gibt. So reduziert beispielsweise eine frühere Schneeschmelze über Osteuropa die effektive Kontinentalität, erhöht die zonale Advektionsvariabilität und erhöht damit die Wahrscheinlichkeit von gleichzeitigem starkem Regen und Schneeschmelze. Im Gegensatz dazu führen steigende Temperaturen aufgrund des Klimawandels zur Reduktion der Schneebedeckung und zu größeren Flächen ganzjährig ungefrorener Böden führen. Es soll daher die Vorhersagekraft 2. Art von Klimafaktoren untersucht werden. (2) Welche Auswirkungen haben atmosphärische Blöcke auf extreme Überschwemmungen in Mitteleuropa und was können wir im Klimawandel erwarten? Es gibt Hinweise darauf, dass atmosphärische Blöcke Niederschlagsanomalien und Vb-Clustering hervorrufen. Daher ist es notwendig, diesen potenziell hochwassererzeugenden Prozess zu verstehen. Darüber hinaus ist es wichtig, die Vorhersagbarkeit 2ter Art (d.h. die Abhängigkeit von Klimafaktoren wie der arktischen Schwingung oder dem Strahlstrom) der Block/Überschwemmung Prozesskette zu untersuchen. Bevor zukünftige Veränderungen der Vorhersagbarkeit untersucht werden können, müssen die Darstellung von Klimafaktoren und Blockierungsereignissen in den neuen globalen CMIP6-Klimasimulationen bewertet werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2416: Space-Time Dynamics of Extreme Floods (SPATE)