%0 Journal Article %1 noauthororeditor %A Auer, Hannah %A Bliefernicht, Jan %A Seidel, Jochen %A Kunstmann, Harald %A Demuth, Norbert %D 2019 %J Hydrologie und Wasserbewirtschaftung %K author:seideljochen iws myown seideljsend:unibiblio %N 3 %P 130-146 %R 10.5675/HyWa_2019.3_1 %T Evaluierung hochaufgelöster Ensemble-Nieder- schlagsvorhersagen für die Hochwasserfrühwar- nung in kleinräumigen Flussgebieten am Beispiel der Starkregenperiode 2016 in Deutschland %V 63 %X In den letzten Jahren werden vermehrt ensemble-basierte Niederschlagsvorhersagen von numerischen Wettervorhersagemodellen als Antrieb für die operationelle Hochwasserwarnung in Deutschland eingesetzt. Allerdings sind Studien zur Qualität ensemble-basierter Niederschlagsvorhersagen für Indikatoren der Hochwasserfrühwarnung wie den Gebietsniederschlag relativ selten. In dieser Studie wurde daher eine Evaluierung von COSMO-DE-EPS Niederschlagsvorhersagen für den Gebietsniederschlag und dessen räumliche Variabilität von elf kleinräumigen Flussgebieten (42 km² bis 746 km²) in Rheinland-Pfalz durchgeführt. Als Untersuchungszeitraum diente die Starkregen- und Hochwasserperiode im Frühsommer 2016. Für kürzere Vorhersagereichweiten (< 15 h) zeigte sich selbst für den stündlichen Gebietsniederschlag eine verhältnismäßig gute zeitliche Übereinstimmung der Vorhersagen im Vergleich zu Radar- und interpolierten Stationsbeobachtungen als Referenz. Es wurden somit relativ zuverlässige Niederschlagsvorhersagen von COSMO-DE-EPS während dieser Starkregenperiode für die Untersuchungsgebiete bereitgestellt. Allerdings offenbarte die Untersuchung auch mehrere Schwächen des Vorhersagesystems, die in zukünftigen Studien näher untersucht werden sollten. Die Genauigkeit der Vorhersagen wurde mit kürzer werdender Reichweite kaum besser, obwohl die Ensemblestreuung deutlich abnahm. Des Weiteren tendierten alle Ensemblemitglieder in den meisten Situationen dazu unterhalb der Beobachtungen (negativer Bias) zu liegen, auch bei hohen Reichweiten. Diese Unterschätzung ist als besonders kritisch anzusehen, da ein Extremereignis zu spät oder gar nicht erkannt werden könnte. Eine Untersuchung der räumlichen Niederschlagsvariabilität ergab, dass die Ensemblemitglieder die beobachtete Variabilität der Niederschlagsfelder in den Flussgebieten deutlich besser reproduzieren konnten als der Ensemblemittelwert. Dies ist auch zu erwarten, da durch die Mittelung eine Glättung des Niederschlagsfeldes erfolgt, die sich besonders bei hohen Reichweiten aufgrund der größer werdenden Ensemblestreuung stark auswirkt. Ein Hochwasservorhersagesystem sollte daher nicht auf den Ensemblemittelwert der Vorhersagen basieren, sondern das gesamte Niederschlagsensemble bei der Weiterverarbeitung in hydrologischen Vorhersagen berücksichtigen.

@article{noauthororeditor, abstract = {In den letzten Jahren werden vermehrt ensemble-basierte Niederschlagsvorhersagen von numerischen Wettervorhersagemodellen als Antrieb für die operationelle Hochwasserwarnung in Deutschland eingesetzt. Allerdings sind Studien zur Qualität ensemble-basierter Niederschlagsvorhersagen für Indikatoren der Hochwasserfrühwarnung wie den Gebietsniederschlag relativ selten. In dieser Studie wurde daher eine Evaluierung von COSMO-DE-EPS Niederschlagsvorhersagen für den Gebietsniederschlag und dessen räumliche Variabilität von elf kleinräumigen Flussgebieten (42 km² bis 746 km²) in Rheinland-Pfalz durchgeführt. Als Untersuchungszeitraum diente die Starkregen- und Hochwasserperiode im Frühsommer 2016. Für kürzere Vorhersagereichweiten (< 15 h) zeigte sich selbst für den stündlichen Gebietsniederschlag eine verhältnismäßig gute zeitliche Übereinstimmung der Vorhersagen im Vergleich zu Radar- und interpolierten Stationsbeobachtungen als Referenz. Es wurden somit relativ zuverlässige Niederschlagsvorhersagen von COSMO-DE-EPS während dieser Starkregenperiode für die Untersuchungsgebiete bereitgestellt. Allerdings offenbarte die Untersuchung auch mehrere Schwächen des Vorhersagesystems, die in zukünftigen Studien näher untersucht werden sollten. Die Genauigkeit der Vorhersagen wurde mit kürzer werdender Reichweite kaum besser, obwohl die Ensemblestreuung deutlich abnahm. Des Weiteren tendierten alle Ensemblemitglieder in den meisten Situationen dazu unterhalb der Beobachtungen (negativer Bias) zu liegen, auch bei hohen Reichweiten. Diese Unterschätzung ist als besonders kritisch anzusehen, da ein Extremereignis zu spät oder gar nicht erkannt werden könnte. Eine Untersuchung der räumlichen Niederschlagsvariabilität ergab, dass die Ensemblemitglieder die beobachtete Variabilität der Niederschlagsfelder in den Flussgebieten deutlich besser reproduzieren konnten als der Ensemblemittelwert. Dies ist auch zu erwarten, da durch die Mittelung eine Glättung des Niederschlagsfeldes erfolgt, die sich besonders bei hohen Reichweiten aufgrund der größer werdenden Ensemblestreuung stark auswirkt. Ein Hochwasservorhersagesystem sollte daher nicht auf den Ensemblemittelwert der Vorhersagen basieren, sondern das gesamte Niederschlagsensemble bei der Weiterverarbeitung in hydrologischen Vorhersagen berücksichtigen.}, added-at = {2019-05-29T15:36:33.000+0200}, author = {Auer, Hannah and Bliefernicht, Jan and Seidel, Jochen and Kunstmann, Harald and Demuth, Norbert}, biburl = {https://puma.ub.uni-stuttgart.de/bibtex/2f99c957422554b02a39aca0d097100fa/dr.jochenseidel}, doi = {10.5675/HyWa_2019.3_1}, interhash = {c449ed2ae1182c2bf9252737020bcc96}, intrahash = {f99c957422554b02a39aca0d097100fa}, journal = {Hydrologie und Wasserbewirtschaftung}, keywords = {author:seideljochen iws myown seideljsend:unibiblio}, number = 3, pages = {130-146}, timestamp = {2019-05-29T13:36:33.000+0200}, title = {Evaluierung hochaufgelöster Ensemble-Nieder- schlagsvorhersagen für die Hochwasserfrühwar- nung in kleinräumigen Flussgebieten am Beispiel der Starkregenperiode 2016 in Deutschland}, volume = 63, year = 2019 }