Verbesserung hydrometeorologischer Vorhersagen mit hoch auflösenden X-Band Radaren

• Antragstellerin: Katharina Lengfeld, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270422832

In den letzten Jahren gab es in Europa immer wieder starke, anhaltende Regenfälle. Besonders gefährdet sind bergige und städtische Regionen, weil starke Regenfälle an steilen Hängen und auf versiegelten Flächen zu verheerenden Fluten und großen Schäden führen können. Hochwasser in den gefährdeten Gebieten vorherzusagen ist immer noch eine der größten Herausforderungen in der Hydrometeorologie. Die größte Fehlerquelle in Hochwasserwarnsystemen ist die Unsicherheit in der Niederschlagsabschätzung. Niederschlagsfelder mit zeitlicher Auflösung von etwa 5 min und räumlicher Auflösung im Kilometerbereich, wie sie von nationalen Wetterdiensten mit C-Band Radaren bestimmt werden, werden üblicherweise für heutige Niederschlagsabflusssimulationen verwendet. Neuere polarimetrische Systeme messen mit 250 m räumlicher Auflösung, aber weiterhin zeitlicher Auflösung von 5 min. X-Band Radare können Niederschlagsfelder mit höherer zeitlicher (< 1 min) und räumlicher Auflösung (< 250 m) liefern. Trotz des höheren Einflusses von Dämpfung durch Flüssigwasser sind X-Band Radare und insbesondere Netzwerke aus mehreren X-Band Radaren in gefährdeten Regionen eine wertvolle Ergänzung zu C-Band Radarnetzwerken.Im interdisziplinären Projekt Improving Hydrometeorological Forecasting Using High-Resolution X-Band Radars (HyFoX) sollen unter der Leitung von Prof. Daniel Sempere-Torres am Centre de Recerca Aplicada in Hidrometeorologia (UPC-CRAHI) in Barcelona, Spanien, drei Regionen untersucht werden: Die flache, ländliche Gegend im Norden von Hamburg, das flache, städtische Gebiet von Hamburg und das bergige, städtische Gebiet um den Fluss Besòs, das Teile der Stadt Barcelona einschließt. Alle drei Regionen sind von C-Band Radarnetzwerken der jeweiligen nationalen Wetterdienste und von X-Band Radaren der Universität Hamburg bzw. des UPC-CRAHI abgedeckt. Niederschlagsabflussmodelle sind ebenfalls für jedes der drei Gebiete vorhanden. Dieses einzigartige Setup ermöglicht eine detaillierte innovative Studie über den Einfluss von hoch aufgelösten Niederschlagsfeldern auf Abflussmodelle. Die hydrologischen Simulationen werden mit Pegelständen und Flussmessungen verglichen. Alle benötigten Modelle und Daten sind operationell und liegen vor, sind aber bisher nicht in Kombination verwendet worden. Ziel des Projektes HyFoX ist den Einfluss von Niederschlagsabschätzungen mit hochauflösenden Wetterraden im Vergleich und in Kombination mit polarimetrischen C-Band Radaren in verschiedenen Regionen auf Abflusssimulationen zu zeigen. Mit Hilfe der Ergebnisse können hochwassergefährdete Gebiete genauer identifiziert werden. Das ist besonders in städtischen Gebieten von großem Interesse, wo Hochwasser Schäden in Millionenhöhe verursachen können. HyFoX gibt Aufschluss darüber, in welchen Regionen die Ergänzung von C-Band Radarnetzwerken durch günstigere, hochauflösende X-Band Radare vorteilhaft sind um Hochwasservorhersagen und damit Vorbeugung und Risiko-Management zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Professor Dr. Daniel Sempere-Torres