Modifizierung des Niederschlags über urbanen Gebieten am Beispiel Berlin

Vielzählige Beschreibungen vorwiegend aus dem nordamerikanischen Raum weisen auf einen Einfluss urbaner Gebiete auf den Niederschlag hin. Dabei sind die zugrundeliegenden Ursachen nicht hinlänglich geklärt.

Eingebettet in das BMBF-ClimXtreme-Projekt wird im Rahmen der Studie der Einfluss urbaner Gebiete auf den Niederschlag am Beispiel Berlins untersucht. Dazu werden sowohl 5-Minuten/1km-Radardaten (YW-Produkt des Deutschen Wetterdienstes) als auch das mesoskalige Weather Research and Forecasting Model (WRF) verwendet. Rückgrat der Analysen ist ein Algorithmus zur Identifikation und zum Tracking hochreichender konvektiver Zellen. Indem der Algorithmus auf die Radardaten angewendet wurde, wurden Zelltracks für den Großraum Berlin im Zeitraum 2001 bis 2020 ermittelt.

Entsprechend wurden Situationen identifiziert, in denen a.) Zellen über dem Stadtgebiet entstehen, während im Umland keine hochreichende Konvektion vorhanden ist, b.) Zellen bei der Überquerung Berlins über dem Stadtgebiet eine Verstärkung der Niederschlagsintensität und/oder Größenzunahme zeigen und c.) Zellen, die nach Überquerung des Stadtgebiets im Lee der eine verstärkte Niederschlagsintensität und/oder Größenzunahme zeigen.

Für die einzelnen Fälle werden die atmosphärischen Bedingungen / mögliche Ursachen, wie Zirkulation, Stabilität, Urbane Wärmeinsel und Aerosolgehalt aus Messdaten (z.B. Stationen) und Modellen (ERA5) ermittelt. Weiterhin wird versucht entsprechende Effekte mit konvektionsauflösenden WRF-Simulationen (ERA5 als Input) nachzubilden. Hierbei wird der Einfluss der Stadtstruktur durch “Local Climate Zones” beschrieben, welche im Rahmen von Sensitivitätsanalysen variiert werden. Für entsprechende Vergleiche mit den Radardaten wird der Zellidentifizierungs- und trackingalgorithmus auch auf die WRF-Simulationen angewendet.