Zeitliche Häufung von Rain-on-Snow Hochwasser - Zufall oder Grundlage ihrer Vorhersagbarkeit?

Rain-on-Snow Hochwasser (ROS Hochwasser) können schwerwiegende negative wirtschaftliche, soziale und ökologische Auswirkungen haben und waren im letzten Jahrhundert für eine Vielzahl an Überschwemmungen verantwortlich, welche mehrere große Flusseinzugsgebiete in Europa gleichzeitig betrafen. Ein vertieftes Verständnis über die zeitliche Variabilität von ROS Hochwasser ist angesichts des Klimawandels für zukünftige Prognosen von entscheidender Bedeutung.

Neuere Studien zeigten, dass ROS-Ereignisse (mit Hochwasserpotenzial) in Europa seit 1950 je nach betrachteter Geländehöhe zu- oder abnehmen, dabei scheint die Zeitreihe seit 1900 hochwasserarme und hochwasserreiche Perioden (Cluster) zu beinhalten. Unser Ziel ist es zu analysieren, ob diese Häufigkeitsänderungen durch eine Überlagerung von stationären Prozessen beschrieben werden können oder ob es zugrundeliegende zeitabhängige treibende Faktoren (z.B. die Nordatlantische Oszillation) geben muss, um die beobachtete Häufung zu erklären. Um dies zu testen, analysieren wir den Zeitraum 1901-2010 mithilfe von ERA-20C Reanalysedaten, welche mit einem gekoppelten regionalen Klimamodell dynamisch regionalisiert wurden. Wir wenden eine Methode aus der Scan-Statistik an und bestätigen die Existenz von Zeitperioden, welche signifikant weniger bzw. mehr ROS-Ereignisse beinhalten als unter der Referenzbedingung von unabhängig und identisch verteilten Zufallsereignissen erwartet wird. Dasselbe Verfahren wird auf die ROS-Ereigniskomponenten (Niederschlag und Schneeschmelze) angewandt, wobei nur der Niederschlag ein signifikantes Clustering aufweist. Wir konstruieren ein stochastisches ROS-Modell, indem wir Niederschlag- und Schneeschmelzereignisse aus stationären Gammaverteilungen ziehen, um zu untersuchen, ob das beobachtete Clustering-Verhalten unter Verwendung des kombinierten Signals reproduziert werden kann. 

Diese Studie liefert erste Hinweise darüber, dass das beobachtete Clustering-Verhalten der ROS-Hochwasser nicht das Ergebnis von überlappenden stationären Prozessen sein kann. Dies deutet auf zeitabhängige Klimatreiber für Niederschlag und Schneeschmelze in Europa hin und liefert einen entscheidenden Baustein für zukünftige ROS-Hochwasser Projektionen.