Gibt es einen Mehrwert der konvektionserlaubenden Klimasimulation bei der Analyse von lokalen Starkregen- und Sturmereignissen?

Der fortschreitende Klimawandel ist auf allen Skalen präsent und betrifft somit das globale als auch das lokale Klima. Auf der lokalen Skala ist der Einfluss sehr heterogen durch kleinräumige Effekte wie Orographie, Landnutzung und Bebauung sowie Land-Meer-Verteilung. Durch den Klimawandel ändert sich nicht nur der mittlere Zustand des Klimas, es ändern sich vor allem auch die Häufigkeit und Intensität von extremen Ereignissen. Diese Änderungen sind von großem Interesse im BMVI-Projekt „Expertennetzwerk - Verkehr und Infrastruktur an Klimawandel und extreme Wetterereignisse anpassen“, da sich in Deutschland auch die Transportsysteme an den Klimawandel anpassen müssen. Dafür muss identifiziert werden, in welchem Ausmaß die Transportwege dem Klimawandel ausgesetzt sind. Im Projekt arbeiten daher Experten aus verschiedenen Disziplinen (darunter Meteorologen, Hydrologen und Ingenieure) daran, Anpassungsoptionen für die Transportsysteme in Deutschland zu formulieren.

Um dem Bedarf im Projekt nach hochaufgelösten Klimadaten gerecht zu werden, wurden mit dem regionalen Klimamodell COSMO-CLM Simulationen durchgeführt. Dabei wurde die Konvektionsparametrisierung teilweise abgeschaltet. Dadurch können insbesondere sommerliche konvektive Ereignisse realistischer simuliert werden. Die Simulationen wurden für drei Zeitscheiben (1971-2000, 2031-2060 und 2071-2100) für Deutschland mit 3 km Gitterweite gerechnet. Für die Zukunft wurde das Szenario RCP8.5 verwendet. Viele Variablen sind mit stündlicher Auflösung verfügbar, der Niederschlag sogar mit 5-Minuten Auflösung. Als Antrieb wurden Daten des Globalmodels MIROC-MIROC5 verwendet. Zusätzlich wurde ein Evaluationslauf („HoKliSim-De“) gerechnet, der mit ERA40 (1971-1978) und mit ERA5 (1979-2019) angetrieben wurde. Dieser Lauf soll in Zukunft kontinuierlich verlängert und operationell bereitgestellt werden.

Von besonderem Interesse ist der Mehrwert, den die konvektionserlaubende Simulation mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung bei der Berechnung des Niederschlags erzielt. Schwerpunkte unserer Analysen ist der Vergleich der hochaufgelösten Simulation und der als Eingangsdatensatz verwendeten niedriger aufgelösten Simulation. Diese werden mit Beobachtungsdaten beispielsweise in Bezug auf Tages- und Jahresgänge, Perzentile sowie maximale Niederschlagssummen über mehrere Tage verglichen. Als Referenzdaten dienen dafür tägliche Daten des HYRAS-Datensatzes sowie stündliche Daten aus RADKLIM. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Durchführung entsprechender Analysen mit den stündlichen Wind- und Windböen-Daten in Bezug auf Starkwindereignisse, wofür die regionalen COSMO-REA6-Reanalyen als Referenz verwendet werden.