Projekt-153: Klimatologie des Atmosphärischen Wasserhaushaltes im Alpenraum unter besonderer Berücksichtigung von Episoden mit Starkniederschlägen

Projektleitung

Manfred Dorninger

Forschungseinrichtung

Universität Wien - Fakultät für Naturwissenschaften und Mathematik Institut für Meteorologie und Geophysik

Projektnummer

40044

Projektlaufzeit

-

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft

Allgemeine Projektinformationen

Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)

Projektziele

Mit dem Auftrag sollten die Kenntnisse der Wasserdampftransporte in den Alpen verbessert werden. Diese Größe ist hauptverantwortlich für den Niederschlag, weshalb die Kenntnis ihrer Veränderungen Grundlage für das Verständnis von Starkniederschlagsereignissen bzw. deren Zu- oder Abnahme ist. Die Niederschlagsverhältnisse in den Alpen sind von besonderer Bedeutung, weil deren Erhöhung nach Erkenntnissen von Wissenschaftern Hochwassergefahr erwarten lässt.

Berichte

Abschlussbericht , 01.06.2001

Kurzfassung

Der hydrologische Haushalt der Atmosphäre über den Alpen ist wohl eine der wichtigsten Komponenten für den Lebensraum Alpen, daher ist die Kenntnis dessen als auch seine Veränderung von immanenter Bedeutung für die hier lebende Bevölkerung. In der vorliegenden Studie wurde der Wasserdampftransport zu den Alpen für eine fünfjährige Periode berechnet. Als 'Vorläufer' für den Niederschlag und als 'Grundessenz' für viele chemische Abläufe in der Atmosphäre kommt diesem Parameter eine wichtige Rolle zu. Es wird erstmals der atmosphärische Feuchtetransport in den Alpenraum über einen längeren Zeitraum untersucht. Ziel war es, nicht nur die saisonalen und jährlichen Schwankungen dieses Transportes in Form des Feuchtebudgets und hier im speziellen der gitterskaligen Feuchteflussdivergenz zu untersuchen, sondern auch durch die Anwendung von zwei unterschiedlichen Datenquellen und Berechnungsmethoden die Qualität der Ergebnisse abschätzen zu können. Die Kenntnis dieser Transporte ist Grundlage für das Verständnis von Starkniederschlagsereignissen bzw. deren Zu- oder Abnahme. Beide Datenquellen und Berechnungsmethoden haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Zum einen werden die operationell auf einem regelmäßigen Gitternetz vorhandenen Analysedaten des Europäischen Zentrums für die mittelfristige Wettervorhersage verwendet und zum anderen qualitätskontrollierte Radiosondendaten, welche unregelmäßig auf dem Radiosondenmessnetz vorliegen. Mittels des am Institut entwickelten diagnostischen Modells DIAMOD werden aus den Analysedaten vollständige Budgets der Feuchte und Wärme berechnet. Infolge einer statistischen Auswertung des Fehlers konnte gezeigt werden, dass sich Änderungen im Analyseschema des EZMW drastisch auf die Qualität der Daten auswirken und somit auf die Resultate. Die Auswertung der Radiosondendaten erforderte zunächst die Implementierung der Finiten Elemente Methode (FEM). Diese erlaubt die Berechnung der Budgetgrößen auf einem unregelmäßigen Gitter. Diese Methode hat daher den prinzipiellen Vorteil, dass die Eingangsdaten nicht auf ein regelmäßiges Gitter interpoliert werden müssen. Andererseits erfüllen diese Daten nicht die Massenkontinuitätsgleichung, welches allerdings unbedingte Voraussetzung für die Berechnung von atmosphärischen Budgets ist. Die Modifikation des Windfeldes durch den Massenausgleich ist jedoch geringer, als der Unterschied zwischen dem Radiosondenwind und dem analysierten Wind. Die Ergebnisse aus beiden Berechnungsmethoden zeigen für den alpinen Raum hohe jährliche als auch saisonale Schwankungen der skaligen Feuchteflussdivergenz an, jener Größe, welche hauptverantwortlich für den Niederschlag zeichnet. Der lineare Trend der Feuchteflusskonvergenz und des Niederschlages sind interessanterweise innerhalb des untersuchten Zeitraumes (5 Jahren) gegenläufig, das heißt, dass bei zunehmenden Niederschlag die Konvergenz abgenommen hat. Dies würde bedeuten, dass sich der interne Feuchteumsatz erhöht hat (stärkere Konvektion). Wieweit sich hier bereits der anthroprogen verursachte Temperaturanstieg in der Atmosphäre in Form einer stärkeren Verdunstung auswirkt, kann aufgrund der kurzen Reihe nicht beantwortet werden. Derartige Aussagen müssten durch eine längere Reihe von mindestens 30 Jahren abgesichert werden. Aber nicht nur eine längere Zeitreihe wäre sinnvoll, sondern auch ein kontinuierliches Monitoring dieser Größe. Damit kann wesentlich genauer Ursache einer trockenen Periode oder einer zu feuchten angegeben werden. Ähnliches gilt auch für die Untersuchung der Starkniederschlagsereignisse. Vor allem die südlichen Wetterlagen weisen sich durch ihr Potential zu Starkniederschlägen vor allem auch über große Flächen als hochwassergefährlich aus. Die Fluktuation dieser Wetterlagen im langjährigen Mittel und auch ein kontinuierliches Monitoring würden hier noch weitreichendere und präzisere Aussagen zulassen. Das Projekt wurde von der Abteilung II/4/U beauftragt.