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HARIS-CC – Hail Risk and Climate Change

HARIS-CC – Hail Risk and Climate Change
Ansprechpartner:

Michael Kunz
Christoph Kottmeier
Susanna Mohr
Marc Puskeiler
Heinz-Jürgen Punge

Kurzbeschreibung

Im Rahmen des Projekts HARIS-CC (HAil RISk and Climate Change) werden Änderungen der Hagelgefährdung aus einem Ensemble hoch-aufgelöster regionaler Klimaprojektionen quantifiziert. Ergänzt werden diese Arbeiten durch die flächendeckende Abschätzung der Hagelgefährdung und des Hagelrisikos in Deutschland im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der SV SparkassenVersicherung AG (Projekt HARIS-SV).

Projektbeschreibung

Hagelschäden

Einführung

In den vergangenen Jahrzehnten hat schwerer Hagelschlag in Süddeutschland, Österreich und der Schweiz erheblich zugenommen und zählt mittlerweile zu den Elementarschadenereignissen mit den höchsten jährlichen Schadensummen (Kunz et al., 2010). Das Schadenausmaß von starkem Hagelschlag erreicht dabei eine Größenordnung, die nur noch von Winterstürmen übertroffen wird. Die räumliche Ausdehnung der Hagelzüge und folglich auch die Schadenflächen hingegen sind stark begrenzt mit Breiten von wenigen 10 m bis mehrere 10 km.

Trends der atmosphärischen Bedingungen

Abbildung 1: Zeitreihe der hagelrelevanten Großwetterlagen

Abbildung 1: Zeitreihe der hagelrelevanten Großwetterlagen nach der objektiven Wetterlagenklassifikation als Mittelwert (schwarz) und Standardabweichung (grau) aus sieben verschiedenen regionalen Klimamodellen (Kapsch, 2011).

Gewitterstürme sind aufgrund ihrer lokal-skaligen Ausdehnung und dem Mangel an geeigneten Beobachtungssystemen nicht vollständig oder nicht lange genug erfasst, um daraus Aussagen über Trends ableiten zu können. Für die Entstehung von Gewittern sind allerdings bestimmte atmosphärische Bedingungen notwendig, die als Proxydaten (indirekte Klimadaten) beispielsweise aus Radiosondenmessungen (Kunz, 2007) oder regionalen Klimamodellen ermittelt werden können. Diese Proxydaten wie Gewitterindizes oder Großwetterlagen einheitlich über einen längeren Zeitraum verfügbar und somit auch für Trendanalysen geeignet.

Statistische Analysen der langjährigen Zeitreihen von Konvektionsindizes, die vor allem bodennahe Temperatur- und Feuchtewerte berücksichtigen, zeigen eine Zunahme der Konvektionsbereitschaft in den vergangenen Jahrzehnten (Mohr und Kunz, 2011). Betrachtet man dagegen Indizes, die die höhere Schichtung der Atmosphäre berücksichtigen, zeigt sich ein positiver Trend erst für die letzten 20-25 Jahre. Den Analysen zufolge hat sich über Deutschland (Europa) in den vergangenen 50 Jahren ein Wechsel in der Richtung der Trends ergeben. Während in den 60/70er Jahren das Potential für die Gewitterentstehung geringer war, stieg dieses in den 90ern erheblich an.

Ein ähnliches Bild zeigt sich auch bei den Großwetterlagen, die sowohl aus Reanalysen als auch aus verschiedenen Realisierungen regionaler Klimamodelle bestimmt wurden (Kapsch, 2011). Vier der insgesamt 40 verschiedenen Großwetterlagen fallen mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für schadenrelevante Hagelereignisse zusammen. Diese vier Wetterlagen haben im Zeitraum 1971 bis 2000 zwar nur leicht, aber statistisch signifikant zugenommen. Für die Zukunft (2010 bis 2050) zeigen die Modelldaten nur eine geringe Zunahme dieser Wetterlagen.

Derzeit werden Simulationsergebnisse verschiedener hoch aufgelöster regionaler Klimamodelle im Hinblick auf Änderungen des Konvektionspotentials statistisch analysiert. Ein wesentlicher Bestandteil sind dabei auch Klimarechnungen, die am IMK von der Arbeitsgruppe "Regionales Klima und Wasserkreislauf" im Rahmen des CEDIM-Projekts "Klimawandel und Hochwasserrisiko" durchgeführt wurden. Verschiedene geeignete atmosphärische Indikatoren (z.B. Konvektionsenergie, Feuchteflusskonvergenz, Großwetterlagen u.a.) werden mittels logistischer Regression hinsichtlich ihres Vorhersageskills für Hagel analysiert.

Abbildung 2: Lineare Trends pro Jahr für variierende Zeitperioden

Abbildung 2: Lineare Trends pro Jahr für variierende Zeitperioden (Minimum 10 Jahre) für einzelne Konvektionsindizes an den Stationen Schleswig und Stuttgart; die x-Achse markiert den Beginn, die y-Achse das Ende der jeweiligen Zeitreihe.

 

Erkennen von Hagelzügen und Abschätzen der Hagelwahrscheinlichkeit

Abbildung 3: Hagelkriterium (blaue Konturen) für Baden-Württemberg

Abbildung 3: Hagelkriterium (blaue Konturen) für Baden-Württemberg am 29./30. Mai 2008, abgeleitet aus Radardaten an den Standorten Türkheim (tur) und Feldberg (fbg) mit Schadenfrequenz der Gebäudeschäden nach Versicherungsdaten gelb-rot).

Im Rahmen des Projekts HARIS-SV in Kooperation mit der SV SparkassenVersicherung AG werden derzeit Analysen der Hagelgefährdung und der Schadenwirkung durch Hagelschlag für die Bundesländer Baden-Württemberg, Hessen und Thüringen durchgeführt. Dabei wird aus der Verschneidung von Radardaten, Modelldaten und Versicherungsdaten ein umfassender Ereigniskatalog vergangener schwerer Hagelereignisse mit deren Zugbahnen und Intensitäten erstellt und durch geeignete statistische Methoden aufbereitet. Diese Arbeiten liefern wichtige Informationen über die räumlich differenzierte Häufigkeit und Intensität von Hagelschlag, anhand derer Regionen mit der höchsten Hagelexposition - unabhängig von ihrer Vulnerabilität - identifiziert werden können.

Im nächsten Schritt wird auf der Grundlage des Katalogs vergangener Hagelereignisse ein Hagelmodell erstellt, das Schadendaten mit aus Radardaten abgeleiteten Größen verknüpft. Aus den Schadenfunktionen können unter Zugrundelegung der SV Bestandsdaten Gesamtschäden einzelner schwerer Ereignisse sowie erwartete Schäden für bestimmte Wahrscheinlichkeiten (Jährlichkeiten) geschätzt werden.

 

 

 

Kooperationen

SV Sparkassenversicherung, Stuttgart
Vereinigte Hagelversicherung, Gießen

Stiftung Umwelt und Schadensvorsorge, Stuttgart
Willis Research Network (WRN), London
Blitz Informationsdienst von Siemens (BLIDS)
REKLIM (Helmholtz-Verbund Regionale Klimaänderungen)

Publikationen

Kapsch, M.   Longterm variability of hail-related weather types in an ensemble of regional climate models.   Diploma thesis, Institute for Meteorology and Climate Research (IMK), KIT, 119 pp, 2011    
Kunz, M., Puskeiler, M., Mohr, S.   Assessment of the hail hazard from a combination of radar and insurance data.   EGU General Assembly 2010, 03-08 April 2011, Vienna, Austria, 2011    
Kunz, M., Puskeiler, M.   High-resolution assessment of the hail hazard over complex terrain from radar and insurance data.   Meteor. Z., 19, 427-439, DOI:10.1127/0941-2948/2010/0452, 2010    
Kunz, M., Sander, J., Kottmeier, C.   Recent trends of thunderstorm and hailstorm frequency and their relation to atmospheric characteristics in southwest Germany.   Int. J. Climatol. 29, 2283-2297, DOI: 10.1002/joc.1865, 2009    
Kunz, M   The skill of convective parameters and indices to predict isolated and severe thunderstorms   Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 7, 327-342, DOI:www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/7/327/2007/    
Mohr, S., Kunz, M.   Trend analysis of convective indices relevant for hail events in Germany.   Submitted to Atmos. Res.    
Mohr, S., Kunz, M.   Trend analysis of meteorological parameter relevant to hail from soundings and reanalysis data.   6th European Conference on Severe Storms, 3 -7 Oct 2011, Palma de Mallorca, Spain.    
Mohr, S., Kunz, M.   Trendanalyse verschiedener Konvektionsindizes in Deutschland   Meteorologentagung DACH, 20-24 Sept 2010, Bonn, Germany.    
Puskeiler, M., Kunz, M.   Hagelgefährung in Deutschland   Deutsche Meteorologentagung DACH, Bonn, 20 -24 Sept 2010.