Extreme Niederschläge und räumliche Abhängigkeiten

Extreme Niederschläge in der Schweiz unter Berücksichtigung der räumlichen Abhängigkeit

Da die meisten Hochwasser auf eine Form von extremen Niederschlägen verbunden sind, wobei „extrem“ entweder auf die Intensität oder die Dauer des Ereignisses oder auf eine Kombination von beidem zutreffen kann, untersucht dieses Projekt innerhalb der „Forschungsinitiative Hochwasserrisiko“ extreme Niederschläge in der Schweiz. Im Speziellen liegt der Fokus dabei auf der räumlichen Abhängigkeit in Extremniederschlägen, weil diese im Zusammenhang mit Hochwasser besonders wichtig ist. Denn ob mehrere Einzugsgebiete gleichzeitig von einem einzigen starken Niederschlagsereignis betroffen sind oder nicht, wirkt sich direkt auf die Abflüsse und daher auch auf mögliche Hochwasser weiter flussabwärts aus.

Hinsichtlich einer besseren Beschreibung von möglichen Hochwassern und deren Auswirkungen ist das Ziel dieses Projektes die Simulation von zwar synthetischen, aber realistischen und räumlich kohärenten Niederschlagsereignissen unter verschiedenen Szenarien und mit einer gegebenen Auftretenswahrscheinlichkeit. Diese Simulationen sollen dann als Datenmaterial für die nachfolgenden Schritte der hydrologischen und hydrodynamischen Modellierung dienen. Die gegebene Auftretenswahrscheinlichkeit jedes Niederschlagsereignisses sollte es ermöglichen, dem Ausmass und den Auswirkungen des entsprechenden Hochwassers eine Wiederkehrperiode zuzuordnen wie es in der Versicherungsbranche üblich ist.

In der Hydrologie werden Niederschlags-Simulationen meist durch sogenannte Wetter-Generatoren erzeugt, aber diese eignen sich weniger gut, um extreme Ereignisse zu reproduzieren. Deshalb greifen wir auf die gut fundierte statistische Extremwerttheorie sowie die bisher aus ihr hervorgegangenen räumlichen statistischen Modelle zurück. Als relativ junges Forschungsgebiet ist die Weiterentwicklung der räumlichen Extremwertstatistik noch in vollem Gang. So ist zum Beispiel das am besten erforschte räumliche Modell für unseren Zweck gar nicht geeignet, und Modelle, die eher auf unsere Problematik zugeschnitten sind, gibt es erst seit Kurzem. Zudem ist das Anpassen und Schätzen jedes räumlichen Extremwertmodells mit Schwierigkeiten verbunden, dies umso mehr wenn eine ziemlich komplexe Abhängigkeitsstruktur wie jene von Niederschlag über ein grösseres Gebiet eingebaut werden muss.