TY - JOUR A1 - Riese, Miriam A1 - Thieken, Annegret A1 - Müggenburg, Eva A1 - Bubeck, Philip T1 - Synergies and barriers of the possible integration of heavy rainfall for the implementation of the European Floods Directive JF - Hydrologie und Wasserbewirtschaftung N2 - The heavy rainfall events in recent years have caused great damage, which has increased the public awareness of the topic of heavy rainfall. For this reason, this article discusses how a systematic integration of heavy rainfall within the framework of the European Floods Directive would be possible and reasonable. For this purpose, a matrix covering possible synergies and barriers was created for all steps of the directive, which were then examined in 15 semi-structured interviews with representatives from specialized administration, the private sector and academia. Although there are some synergies, the additional effort required, especially regarding the identification of the risk areas and the higher level of detail required for risk modeling, would be so high that the European Floods Directive cannot be deemed to be an appropriate framework for heavy rainfall risk management. Nevertheless, there is a need for action, e.g. in the field of self-protection, improved risk communication to the population, combined with increased public and interagency cooperation. T2 - Synergien und Hemmnisse einer möglichen Integration von Starkregen in die Bearbeitung der europäischen Hochwasserrisikomanagementrichtlinie KW - Flood KW - heavy rainfall KW - EU Floods Directive KW - Federal Water Act KW - Hochwasser KW - Starkregen KW - Hochwasserrisikomanagementrichtlinie KW - Wasserhaushaltsgesetz Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.5675/HyWa_2019.4_1 SN - 1439-1783 VL - 63 IS - 4 SP - 193 EP - 202 PB - Bundesanst. für Gewässerkunde CY - Koblenz ER - TY - JOUR A1 - Jacobi, Stephan A1 - Heistermann, Maik T1 - Benchmarking attenuation correction procedures for six years of single-polarized C-band weather radar observations in South-West Germany JF - The quarterly journal of experimental psychology N2 - Rainfall-induced attenuation is a major source of underestimation for radar-based precipitation estimation at C-band. Unconstrained gate-by-gate correction procedures are known to be inherently unstable and thus not suited for unsupervised attenuation correction. In this study, we evaluate three different procedures to constrain gate-by-gate attenuation correction using reflectivity as the only input. These procedures are benchmarked against rainfall estimates from uncorrected radar data, using six years of radar observations from the single-polarized C-band radar in South-West Germany. The precipitation estimation error is obtained by comparing the radar-based estimates to rain gauge observations. All attenuation correction procedures benchmarked in this study lead to an effective improvement of precipitation estimation. The first method caps the corrections if the rain intensity increase exceeds a factor of two. The second method decreases the parameters of the attenuation correction iteratively for every radar beam calculation until attaining a stability criterion. The second method outperforms the first method and leads to a consistent distribution of path-integrated attenuation along the radar beam. As a third method, we propose a slight modification of Kraemer's approach which allows users to exert better control over attenuation correction by introducing an additional constraint that prevents unplausible corrections in cases of dramatic signal losses. KW - Weather radar KW - attenuation KW - quantitative precipitation estimation KW - heavy rainfall Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1080/19475705.2016.1155080 SN - 1947-5705 SN - 1947-5713 VL - 7 SP - 1785 EP - 1799 PB - Routledge, Taylor & Francis Group CY - Abingdon ER - TY - JOUR A1 - Bürger, Gerd A1 - Pfister, Angela A1 - Bronstert, Axel T1 - Zunehmende Starkregenintensitäten als Folge der Klimaerwärmung T1 - Increasing intensity of heavy rainfall caused by global warming BT - Datenanalyse und Zukunftsprojektion BT - data analysis and future projections JF - Hydrologie und Wasserbewirtschaftung : HyWa = Hydrology and water resources management, Germany / Hrsg.: Fachverwaltungen des Bundes und der Länder N2 - Extreme rainfall events of short duration in the range of hours and below are increasingly coming into focus due to the resulting damage from flash floods and also due to their possible intensification by anthropogenic climate change. The current study investigates possible trends in heavy rainfall intensities for stations from Swiss and Austrian alpine regions as well as for the Emscher-Lippe area in North Rhine-Westphalia on the basis of partly very long (> 50 years) and temporally highly resolved time series (<= 15 minutes). It becomes clear that there is an increase in extreme rainfall intensities, which can be well explained by the warming of the regional climate: the analyses of long-term trends in exceedance counts and return levels show considerable uncertainties, but are in the order of 30 % increase per century. In addition, based on an "average" climate simulation for the 21st century, this paper describes a projection for extreme precipitation intensities at very high temporal resolution for a number of stations in the Emscher-Lippe region. A coupled spatial and temporal "downscaling" is applied, the key innovation of which is the consideration of the dependence of local rainfall intensity on air temperature. This procedure involves two steps: First, large-scale climate fields at daily resolution are statistically linked by regression to station temperature and precipitation values (spatial downscaling). In the second step, these station values are disaggregated to a temporal resolution of 10 minutes using a so-called multiplicative stochastic cascade model (MC) (temporal downscaling). The novel, temperature-sensitive variant additionally considers air temperature as an explanatory variable for precipitation intensities. Thus, the higher atmospheric moisture content expected with warming, which results from the Clausius-Clapeyron (CC) relationship, is included in the temporal downscaling.
For the statistical evaluation of the extreme short-term precipitation, the upper quantiles (99.9 %), exceedance counts (P > 5mm), and 3-yr return levels of the <= 15-min duration step has been used. Only by adding temperature is the observed temperature observed of the extreme quantiles ("CC scaling") well reproduced. When comparing observed data and present-day simulations of the model cascade, the temperature-sensitive procedure shows consistent results. Compared to trends in recent decades, similar or even larger increases in extreme intensities are projected for the future. This is remarkable in that these appear to be driven primarily by local temperature, as the projected trends in daily precipitation values are negligible for this region. N2 - Extreme Regenereignisse von kurzer Dauer im Bereich von Stunden und darunter rücken aufgrund der dadurch bedingten Schäden durch Sturzfluten und auch wegen ihrer möglichen Intensivierungen durch den anthropogenen Klimawandel immer stärker in den Fokus. Die vorliegende Studie untersucht auf Basis von teilweise sehr langen (> 50 Jahre) und zeitlich hochaufgelösten Zeitreihen (≤ 15 Minuten) mögliche Trends in Starkregenintensitäten für Stationen aus schweizerischen und österreichischen Alpenregionen sowie für das Emscher-Lippe-Gebiet in Nordrhein-Westfalen. Es wird deutlich, dass es eine Zunahme der extremen Niederschlagsintensitäten gibt, welche gut durch die Erwärmung des regionalen Klimas erklärt werden kann: Die Analysen langfristiger Trends der Überschreitungssummen und Wiederkehrniveaus zeigen zwar erhebliche Unsicherheiten, lassen jedoch eine Zunahme in einer Größenordnung von 30 % pro Jahrhundert erkennen. Zudem wird in diesem Beitrag, basierend auf einer "mittleren" Klimasimulation für das 21. Jahrhundert, für ausgewählte Stationen der Emscher-Lippe-Region eine Projektion für extreme Niederschlagsintensitäten in sehr hoher zeitlicher Auflösung beschrieben. Dabei wird ein gekoppeltes räumliches und zeitliches "Downscaling" angewendet, dessen entscheidende Neuerung die Berücksichtigung der Abhängigkeit der lokalen Regenintensität von der Lufttemperatur ist. Dieses Verfahren beinhaltet zwei Schritte: Zuerst werden großräumige Klimafelder in täglicher Auflösung durch Regression mit den Temperatur- und Niederschlagswerten der Stationen statistisch verbunden (räumliches Downscaling). Im zweiten Schritt werden dann diese Stationswerte mithilfe eines sogenannten multiplikativen stochastischen Kaskadenmodells (MC) auf eine zeitliche Auflösung von 10 Minuten disaggregiert (zeitliches Downscaling). Die neuartige, temperatursensitive Variante berücksichtigt zusätzlich die Lufttemperatur als erklärende Variable für die Niederschlagsintensitäten. Dadurch wird der mit einer Erwärmung zu erwartende höhere atmosphärische Feuchtegehalt, welcher sich aus der Clausius-Clapeyron-Beziehung (CC) ergibt, mit in das zeitliche Downscaling einbezogen. Für die statistische Auswertung der extremen kurzfristigen Niederschläge wurden die oberen Quantile (99,9 %), Überschreitungssummen (ÜS, P > 5 mm) und 3-jährliche Wiederkehrniveaus (WN) einer Dauerstufe von ≤ 15-Minuten betrachtet. Diese Auswahl erlaubt die gleichzeitige Analyse sowohl von Extremwertstatistiken als auch von deren langfristigen Trends; leichte Abweichungen von dieser Wahl beeinflussen die Hauptergebnisse nur unwesentlich. Nur durch die Hinzunahme der Temperatur wird die beobachtete Temperaturabhängigkeit der extremen Quantile (CC-Scaling) gut wiedergegeben. Bei Vergleich von Beobachtungsdaten und Gegenwartssimulationen der Modellkaskade zeigt das temperatursensitive Verfahren konsistente Ergebnisse. Im Vergleich zu den Entwicklungen der letzten Jahrzehnte werden für die Zukunft ähnliche oder sogar noch stärkere Anstiege der extremen Niederschlagsintensitäten projiziert. Dies ist insofern bemerkenswert, als diese anscheinend hauptsächlich durch die örtliche Temperatur bestimmt werden, denn die projizierten Trends der Niederschlags-Tageswerte sind für diese Region vernachlässigbar. KW - heavy rainfall KW - short duration KW - global warming KW - Clausius-Clapeyron KW - equation KW - precipitation intensity KW - multiplicative cascade model KW - Strakregen KW - kurzfristige Dauerstufe KW - Klimawandel KW - Clausius-Clapeyron-Gleichung KW - Niederschlagsintensitäten KW - Multiplikatives Kaskadenmodel Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.5675/HyWa_2021.6_1 SN - 1439-1783 SN - 2749-859X VL - 65 IS - 6 SP - 262 EP - 271 PB - Bundesanst. für Gewässerkunde CY - Koblenz ER -