Konvektionserlaubende Klimasimulation mit COSMO-CLM für Deutschland - Analyse von gegenwärtigen und zukünftigen Extremniederschlägen unterschiedlicher Dauerstufe

Das Jahr 2021 hat mit den Starkregenereignissen in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz nochmals die verheerenden Auswirkungen von extremen Niederschlägen verdeutlicht. Klimamodelle sind aufgrund ihrer groben Maschenweite nicht in der Lage kleinräumige atmosphärische Prozesse direkt aufzulösen und haben Defizite durch die verwendeten Parametrisierungen. Eine konvektionserlaubende regionale Klimasimulation unter Verwendung von COSMO-CLM wird unter dem Gesichtspunkt statistisch auftretender Extremniederschläge über Deutschland mit einer horizontalen Auflösung von 3 km analysiert. Die Simulation ist aufgeteilt in drei Einzelsimulationen unterschiedlicher Länge: Evaluationslauf - HoKliSim-DE (Hochauflösende COSMO-CLM Klimasimulation mit ERA Antrieb für Deutschland) von 1970-2019; historischer Lauf (1971-2000); Klimaprojektionslauf der fernen Zukunft (2071-2100). Zur Evaluierung hinzugezogen wird eine 20-jährige Radarklimatologie und ein langjähriger stationsbezogener Beobachtungsdatensatz. Anhand einer extremwertstatistischen Methode werden die auftretenden Extremniederschläge nach ihrer Dauerstufe (Stunden bis Tage) und Wiederkehrzeit separiert betrachtet. Die Methodik wird gleichermaßen auf den Modell- und die Beobachtungsdatensätze angewandt und lässt dadurch direkte Rückschlüsse auf Modelldefizite zu. Eine Gegenüberstellung zu weiteren grobmaschigeren regionalen Klimamodellen aus dem EURO-CORDEX Ensemble legt die Unterschiede hervorgerufen durch die gröbere Auflösung und parametrisierten Konvektion dar. Schlussendlich werden landkreisbezogene Klimaänderungssignale für Extremniederschläge präsentiert und im Vergleich zu den regionalen Klimamodellen aus EURO-CORDEX gesetzt.

Die Verwendung eines konvektionserlaubenden regionalen Klimamodells zeigt die Vorteile von hochaufgelösten Simulationen auf der konvektiven Skala und ihre weiterhin bestehenden Defizite.