Wird der Starkregen immer stärker Wird der Starkregen immer stärker? Analyse von erosions-relevanten Starkregen Dr. Eva Nora Müller Emmy-Noether Gruppe ECHO Institut für Erd- und Umweltwissenschaften Universität Potsdam
Welcher Starkregen? Dauer: Tage Skala: Makro-Meso Auswirkung: Überschwemmung Dauer: ~ 1 Stunde Skala: Mikro-Meso Auswirkung: Flash floods, Stadtentwässerung Dauer: Minuten Skala: Mikro-Hang Auswirkung: Splash Erosion
Trendanalyse von Starkregen Datengrundlage: Ort: 8 Regenreihen aus dem Emscher & Lippe EZG Länge: 51-79 Jahre Auflösung: bis zu einer Minute genau Art: analoge Schreibstreifen < 1990er digitale Daten > 1990er Verfahren: Herausfilterung von Extremniederschlägen mit 1. t=1-30 min 2. h=1-10 mm 3. i=0.03-10 mm/min Mann-Kendall Test der Extremereignisse/Jahr nach der Yu Pilon Methode (prewhitened, Autokorrelations-bereinigt) Steigung der Trendgerade nach der Theil-Sen Schätzung Minimaler erosionsrelevanter Regen: > 0.3 mm/min (≡ 20 mm/h) Trendanalyse veröffentlicht: Mueller & Pfister (2011) J Hydrology
Zeitreihe für erosionsrelevanten Starkregen Beispiel: Station Soest Dauer: 1 min Höhe: 1-2 mm Intensität: 1-2 mm/min Dauer: 4 min Tiefe: 2-3 mm Intensität: 0.5-0.7 mm/min
Trend Bubble Diagramm: Intensität – Dauer – Höhe Positive Trends für 1940er-2009 Positive Trends für 1975-2009 Statistisch signifikant Erosions-relevant
Trend Bubble Diagramm: Intensität – Dauer – Höhe Positive Trends für 1940er-2009 Positive Trends für 1975-2009 Statistisch signifikant Erosions-relevant
Trend Bubble Diagramm: Intensität – Dauer – Höhe Positive Trends für 1940er-2009 Positive Trends für 1975-2009 Statistisch signifikant Erosions-relevant
Trend Bubble Diagramm: Intensität – Dauer – Höhe Positive Trends für 1940er-2009 Positive Trends für 1975-2009 Statistisch signifikant Erosions-relevant
Linearer Trend Station Essen Hamm Soest Zeitraum 1940er-2009
Linearer Trend Station Essen Hamm Soest Zeitraum 1940er-2009
Saisonalität der Starkregen Jan.-März April-Juni Juli-Sept. Okt.-Dez. Essen Hamm Soest
Projektionen von erosionsrelevanten Starkregen Trendzunahme von 0.2-0.5 Ereignissen/Jahr IMPAKT??
Folgen von erosionsrelevanten Starkregen Erosion (Nährstoff-, Sediment-, Schadstoffverlagerung) Auslaugen von Boden Verstärkung der Eutrophierung von Gewässern Sedimentation von Fließrinnen und Wasserbauwerken Auswirkungen auf urbane Strukturen (Defizit in der Dach- und Schachtentwässerung)
Folgen von erosionsrelevanten Starkregen Erosion (Nährstoff-, Sediment-, Schadstoffverlagerung) Auslaugen von Boden Verstärkung der Eutrophierung von Gewässern Sedimentation von Fließrinnen und Wasserbauwerken Auswirkungen auf urbane Strukturen (Defizit in der Dach- und Schachtentwässerung) 1 2 3
Monitoring: Nährstoffverlagerung von landwirtschaftlich genutzten Flächen 1 Ort: Ketzin, Brandenburg Sampling: 2-wöchentlich Art: Multi-spatiale Beprobung von Nährstoffflüssen (P, NO3, NH4)
Nährstoffverlagerung durch Starkregen 1 Partikulär gebundener Phosphor in 3 Gräben
Nährstoffverlagerung durch Starkregen 1 Partikulär gebundener Phosphor in 3 Gräben
Modellierung von Sedimentverlagerung 2 Model: Prozess-basiertes Erosionsmodel MAHLERAN Größe: Versuchsplot (700 m2, 0.5 m Zellen) Auflösung: Erosionsberechnung in Sekundenauflösung Zeitraum: 1975-2009
Modellierung von Sedimentverlagerung 2 Regen O-Abfluss Sediment Anzahl Erosions-ereignisse
Urbane Folgen von Starkregen 3 Überlaufende Dach- und Schachtentwässerung vollgelaufene Keller
Schlussfolgerung – Ausblick Verfügbare Impaktstudien zu Erosion, Gewässer und urbaner Raum ungenügend Re-Analyse von Niederschlagsreihen für andere Gebiete (regional – global) als nächster Schritt Meteorologische Analysen (einschließlich Großwetterlagen) erforderlich ! Kooperationen sind willkommen !