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Synthetische Niederschlagszeitreihen für die optimale Planung und den Betrieb von Stadtentwässerungssystemen (SYNOPSE)

Leitung: Harald Kunstmann

Beteiligte Wissenschaftler: Sven Wagner (IMK-IFU), Andreas Wagner, Manuel Lorenz

Um die Planungssicherheit von Stadtentwässerungssystemen zu erhöhen, sind möglichst lange Zeitreihen meteorologischer Eingangsdaten in feiner räumlicher wie zeitlicher Auflösung unabdingbar für die hydraulische Modellierung. Dem Niederschlag kommt hierbei die größte Bedeutung zu, da extreme Ereignisse zu Belastungsspitzen der Kanäle führen. Da erwartet wird, dass sich das Niederschlagsverhalten in Folge des Klimawandels ändern wird, entstehen jedoch große Unsicherheiten, was die Dimensionierung der technischen Anlagen betrifft.

Der Lehrstuhl für Regionales Klima und Hydrologie beteiligt sich an SYNOPSE - ergänzend zu den stochastischen Methoden der Universität Stuttgart und der Universität Hannover - mit dem Teilprojekt Dynamisch-stochastische Methoden zur Erzeugung von raumzeitlich kohärenten und hochaufgelösten meteorologischen Feldern.

wrf

Ziel dieses Teilprojekts ist es, mit Hilfe des regionalen Klimamodells WRF Zeitreihen des gegenwärtigen und zukünftigen Niederschlags zu simulieren. Zur Validierung des Modells werden Bodenmessungen und Radardaten herangezogen, um die realistische Abbildung von Gesamtmenge und Niederschlagsmustern zu untersuchen. Dadurch werden auch neue Erkenntnisse über die skalenabhängige Leistungsfähigkeit von regionalen Klimamodellen gewonnen.

Darüber hinaus werden geostatistische Verfahren verwendet und entwickelt, um das Modell zu korrigieren und die meteorologischen Felder auf die gewünschte Auflösung (1x1 km, 5 Minuten) zu übertragen. Das Hauptaugenmerk liegt auf Copula-basierten Methoden, da diese flexibel an die Beziehungen räumlich und zeitlich verteilter Variablen angepasst werden können. Auch hier werden die Verfahren anhand des Kontrollzeitraums entwickelt, um sie schlussendlich angepasst in die Zukunft zu übertragen.



Durch die Kombination und den Vergleich physikalisch-begründeter Modelle mit stochastischen Methoden wird ein besseres Verständnis der Bandbreite und Fehler der beiden Ansätze angestrebt, was letztendlich zu einer sichereren Schätzung der zukünftigen meteorologischen Felder führt.



Das Vorhaben wird im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme INIS - Intelligente und multifunktionelle Infrastruktursysteme für eine zukunftsfähige Wasserversorgung und Abwasserentsorgung gefördert.

Weitere Informationen:

INIS-Webseite