Identifizierung von Regionen mit einer robusten Zunahme von Extremniederschlagsereignissen im EURO-CORDEX-Ensemble

Laut IPCC (AR6, 2021) ist zu erwarten, dass extreme Niederschlagsereignisse aufgrund des Klimawandels in allen Regionen Europas bis auf den Mittelmeerraum zunehmen. Extreme Niederschlagsereignisse sind seltene Ereignisse, bei denen die Niederschlagsmenge einen nach vordefinierten Kriterien festgelegten Wert (z.B. das 99. Perzentil) überschreitet. In den Bundesländern Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen und den benachbarten Benelux-Staaten führten Überflutungen im Juli 2021 zu mehr als 200 Todesopfern. Flutursache waren Extremniederschläge in der Zeit vom 12. bis 15. Juli 2021.

Ziel dieser Arbeit ist die Bewertung und Quantifizierung der räumlich-zeitlichen Entwicklung der Häufigkeit und der Intensität von extremen Niederschlagsereignissen über einen Zeitraum von 150 Jahren (1951-2100) in Europa.

Dafür wird ein Ensemble von 26 regionalen Klimasimulationen aus dem EURO-CORDEX bzw. ReKliEs-DE-Ensemble für verschiedene Szenarien der Treibhausgasemissionen (RCP 4.5 und 8.5) untersucht. Auf der Grundlage von täglichen Niederschlagsmengen werden
(i) die jährlichen und saisonalen Häufigkeiten der Überschreitungen von Schwellenwerten
(ii) die jährlichen und saisonalen Schwellenwert-Überschreitungssummen
(iii) die Niederschlagsintensitäten für 10- und 100-jährige Wiederkehrperioden analysiert.
Die Schwellenwerte werden dabei für jede Simulation und jede Gitterzelle individuell ermittelt.
Die Wiederkehrintensitäten werden bestimmt, indem die täglichen Niederschlagswerte, die den vorgegebenen Schwellenwert überschreiten, an eine Pareto-Verteilung (GPD) angepasst werden. Klimaänderungssignale werden durch lineare Regressionsanalysen (i, ii) und durch die Differenz der Wiederkehrintensitäten zwischen jeweils zwei Perioden (iii) ermittelt. Zur Identifikation von Regionen, die ein robustes (verlässliches) Änderungssignal aufweisen, werden die Majorität der Vorzeichen und die statistische Signifikanz der Änderungen der Ensemblemitglieder herangezogen.

Die Ergebnisse zeigen eine Dreiteilung des Untersuchungsgebietes in einem nördlichen Teil mit robusten Anstiegen der Schwellenwert-Überschreitungen und Überschreitungssummen (Skandinavien, Britische Inseln, Mitteleuropa, Osteuropa), einen Übergangsbereich mit niedrigen positiven oder negativen, nicht signifikanten Anstiegen (Spanien, Italien, Griechenland) und eine südliche Zone (Nordafrika) mit robusten Abnahmen. Das Ensemblemittel zeigt weitgehend größere Änderungen für das RCP 8.5 Szenario gegenüber dem RCP 4.5 Szenario (Mitteleuropa +61 % bzw.
+ 44 % pro Jahrhundert). Die stärksten Zunahmen treten in Skandinavien auf. Auch Deutschland gehört zu den Regionen mit einem robusten Anstieg der Schwellenwert-Überschreitungen.
Zwischen den Trends der Überschreitungen und den Trends der Jahresniederschlagssummen lässt sich kein direkter statistischer Zusammenhang feststellen. Es gibt Gebiete mit  übereinstimmenden, parallelen Zunahmen (Mitteleuropa, Skandinavien), Abnahmen (Nordafrika) und gegensätzlichen Trends (Mittelmeerraum). Bei den saisonalen Trends können für Mitteleuropa hauptsächlich nur für den Winter signifikante Zunahmen bestimmt werden (+100% pro Jahrhundert).
Die Änderungssignale der Wiederkehrintensitäten zeigen keine klare Zonierung des Untersuchungsgebietes. Für Mitteleuropa betragen die Zunahmen der Wiederkehrintensitäten von der Referenzperiode (1951-1980) auf die Zukunftsperiode (2066-2095) +50% für Wiederkehrperioden von 100 Jahren und +30% für Wiederkehrperioden von 10 Jahren.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die ausgewerteten Klimasimulationen für Mitteleuropa eine verlässliche Zunahme der Häufigkeit von Extremniederschlägen in der Zukunft zeigen. Dabei sind für das RCP 8.5 Szenario die Anstiege und die Anteile robuster Gitterzellen weitgehend größer als für das RCP 4.5 Szenario.