Starkniederschlage

3-02-6 Starkniederschlag

Trends der mittleren Niederschlagssummen und der Starkniederschläge im Alpenraum zeigen ein räumlich sehr variables Bild.

Vermehrte Starkniederschläge?

Starkniederschläge setzen eine bestimmte Kombination von Intensität und Dauer des Niederschlags voraus: Hohe Niederschlagsmengen innerhalb relativ kurzer Zeit. Aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten – eine wärmere Atmosphäre kann mehr Wasserdampf aufnehmen – ist wegen des Klimawandels mit einer höheren Niederschlagsintensität zu rechnen. Doch ist das auch wirklich der Fall?

Starkniederschläge lassen sich in flächige und kleinräumige Ereignisse unterteilen. Flächige Starkniederschläge werden durch Tiefdruckgebiete oder Staueffekte an Gebirgen ausgelöst (oft auch in Kombination) und können über das ganze Jahr hinweg beobachtet werden. Konvektion ist dagegen der Auslöser für kleinräumige Starkniederschläge in Form von Schauern und Gewittern, diese kommen daher hauptsächlich während des Sommerhalbjahres (April bis September) vor.

Der flächige Niederschlags-Beobachtungsdatensatz Spartacus der GeoSphere Austria erlaubt eine Analyse täglicher Niederschläge hinsichtlich der Trends flächiger Starkniederschläge für den Zeitraum seit 1961, gemittelt über das ganze Bundesgebiet (Abb.1). Auffälligstes Signal ist in diesem Zeitraum eine Abnahme der Häufigkeit von schwachen oder moderaten Tagesniederschlägen und die Zunahme starker bis extremer Tagesniederschläge. Bei insgesamt annähernd gleichbleibenden Jahressummen hat sich das Spektrum also zu tendenziell weniger, dafür aber intensiveren Niederschlagsereignissen verschoben. Diese Signale werden allerdings von ausgeprägten räumlichen und saisonalen Schwankungen überlagert, sodass die Trends uneinheitlich und überwiegend nicht statistisch signifikant sind. Eine Analyse von Stationsdaten die weiter in die Vergangenheit zurückreichen (bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts) hat außerdem ergeben, dass die Starkniederschlagsentwicklung großen dekadischen Schwankungen unterworfen ist. Diese und die regionalen Unterschiede lassen sich durch Schwankungen in der Häufigkeit bestimmter Wetterlagen erklären, die das Trendsignal durch den Klimawandel zumindest bisher noch übersteigen.

Abb. 1: Änderung der Häufigkeit von Niederschlagstagen unterschiedlicher Intensität in Österreich. Dargestellt sind prozentuelle Änderungen in der Anzahl von Tagen je Niederschlagsklasse (Klassengrenzen: Perzentile auf Basis eines gegitterten Tagesniederschlags-Datensatzes (1 km x 1 km) für 1971 bis 2000). Vergleichszeiträume: 1961-1985 und 1986-2010 (Chimani u.a. 2016).

Aussagen über Trends kleinräumiger Starkniederschläge werden sowohl durch die oft zu geringe räumliche Dichte konventioneller meteorologischer Messnetze als auch durch den noch nicht ausreichend langen Zeitraum automatischer, zeitlich hochauflösender Messungen (maximal bis Ende der 1980er-Jahre zurück) erschwert. Allerdings konnte nun durch die Zusammenführung der Messdaten von der GeoSphere Austria und neu digitalisierter Daten der Hydrographischen Dienste der Bundesländer eine Studie zusammengestellt werden, die die Entwicklung der stündlichen Starkniederschläge seit den 1940ern zeigt. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass kurzfristige Starkniederschläge seit den 1980ern um 15% zugenommen haben (Abbildung 2).

Abb. 2: Zeitlicher Verlauf der stündlichen Starkniederschläge und der Lufttemperatur (21-jährig gleitend gemittelt) auf Basis von Stationsdaten der GeoSphere Austria und den Hydrographischen Diensten der Bundesländer. Die abgebildeten Anomalien beziehen sich auf den Zeitraum 1981-2010. (Haslinger et al. 2025).

Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kältere; im typischen Temperaturbereich der Atmosphäre beträgt diese Zunahme etwa 7% pro °C Temperaturanstieg. Dieser physikalische Zusammenhang bedingt, dass wärmere Luft auch zur Bildung intensiverer Niederschläge fähig ist. Mittlerweile konnte in einer Studie für Österreich nachgewiesen werden, dass die Temperaturzunahme in direktem Zusammenhang mit einem Anstieg der kurzfristigen Starkniederschläge in den letzten Jahrzehnten steht (Abbildung 2). Die Temperaturzunahme von ca. 2°C wird begleitet von einem Anstieg der stündlichen Starkniederschläge von etwa 15%, also in etwa dem was man aus den physikalischen Gesetzmäßigkeiten erwarten würde. Bei den Starkniederschlägen auf Tagesbasis ist der Zusammenhang nicht so stark ausgeprägt. Hier spielt weniger die lokale Temperatur als vielmehr die vorherrschende Wetterlage und Zugbahn eines Tiefdrucksystems eine entscheidende Rolle. Vor allem die „Vb“ Zugbahn (gesprochen Fünf-B) ist bekannt dafür sehr intensive Niederschläge an der Alpennordseite zu verursachen. Dabei verlagern sich Tiefdrucksysteme vom westlichen Mittelmeer in nordöstlicher Richtung über den Alpenostrand hin Richtung Polen. Obwohl nur vergleichsweise wenige Tiefdrucksysteme (5%), welche über die obigen Länder ziehen, ebensolche Vb-Tiefs sind, sind sie für 45% der extremen Tagesniederschlagssummen in Österreich und der Tschechischen Republik verantwortlich. Die Zahl der Vb-Wetterlagen schwankt stark und es gibt in den letzten Jahrzehnten keinen eindeutigen Trend im Auftreten von Vb-Wetterlagen. Die 1960er-Jahre brachten überdurchschnittlich viele Wetterlagen dieser Art, die frühen 1990er sehr wenige, aber abseits davon blieb die Zahl bis heute relativ konstant. Allerdings hat die Niederschlagsmenge bei den stärksten 50 Vb Ereignissen der letzten 60 Jahre um ca. 20% zugenommen.

Weitere Fakten zu diesem Thema siehe Artikel „Hochwasser“.

Literatur:

Auer I., R. Böhm, A. Jurkovic, A. Orlik, R. Potzmann, W. Schöner, M. Ungersböck, M. Brunetti, T. Nanni, M. Maugeri, K. Briffa, P. Jones, D. Efthymiadis, O. Mestre, J.M. Moisselin, M. Begert, R. Brazdil, O. Bochnicek, T. Cegnar, M. Gajic-Capka, K. Zaninovic, Z. Majstorovic, S. Szalai und T. Szentimrey, 2005: A new instrumental precipitation dataset in the greater Alpine region for the period 1800–2002. International Journal of Climatology 25, 139–166, doi:10.1002/joc.1135

Blöschl, G., und A. Montanari (2010): Climate change impacts – throwing the dice? Hydrological Processes 24, 374–381, doi:10.1002/hyp.7574.

Böhm R., 2010: Heiße Luft – nach Kopenhagen. Reizwort Klimawandel. Fakten – Ängste Geschäfte. 2. Aufl. Wien, Klosterneuburg: Edition Va Bene, 280 Seiten, ISBN 978-3851672435.

Chimani B., Heinrich G., Hofstätter M., Kerschbaumer M., Kienberger S., Leuprecht A., Lexer A., Peßenteiner S., Poetsch M.S., Salzmann M., Spiekermann R., Switanek M. und H.Truhetz (2016): ÖKS15 – Klimaszenarien für Österreich. Daten, Methoden und Klimaanalyse. Projektendbericht, Wien.

Fischer, E.M., und R. Knutti (2016): Observed heavy precipitation increase confirms theory and early models. Nat.Clim. Change, 6, 986 – 991.

Formayer, H., und A. Fritz (2017): Temperature dependency of hourly precipitation intensities – surface versus cloud layer temperature. Int. J. Climatol., 37: 1-10. Doi:10.1002/joc.4678

Greilinger, M., A. Orlik, A. Tilg, H. Schellander, G. Pistotnik, S. Lehner, M. Schlögl und R. Koch (2024): Klimatologische Analyse betreffend des Niederschlagsereignisses vom 12. bis 16. September 2024 in Österreich Version 2. Bericht, Wien, 21S, (https://geosphere.at/de/aktuelles/news/klimatologische-analyse-niederschlagsereignis-12-16-9.2024)

Hartmann, D.L., A.M.G. Klein Tank, M. Rusticucci, L.V. Alexander, S. Brönnimann, Y. Charabi, F.J. Dentener, E.J. Dlugokencky, D.R. Easterling, A. Kaplan, B.J. Soden, P.W. Thorne, M. Wild und P.M. Zhai, 2013: Observations: Atmosphere and Surface. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom und New York, NY, USA.

Haslinger, K., Breinl, K., Pavlin, L., Pistotnik, G., Bertola, M., Olefs, M., Greilinger, M., Schöner, W., & Blöschl, G. (2025): Increasing hourly heavy rainfall in Austria reflected in flood changes. Nature, 639, 667–672. Doi:10.1038/s41586-025-08647-2

Hiebl, J, und C. Frei (2018): Daily precipitation grids for Austria since 1961—development and evaluation of a spatial dataset for hydroclimatic monitoring and modelling. Theoretical and Appl Climatol, 132, 327–345. DOI 10.1007/s00704-017-2093-x.

Hofstätter, M., A. Lexer, M. Homann und G. Blöschl (2018): Large‐scale heavy precipitation over central Europe and the role of atmospheric cyclone track types. International Journal of Climatology, 38, 497–517. DOI: 10.1002/joc.5386.

IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.

IPCC, 2022a: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, M. Tignor, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, B. Rama (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.

IPCC, 2022b: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [P.R. Shukla, J. Skea, R. Slade, A. Al Khourdajie, R. van Diemen, D. McCollum, M. Pathak, S. Some, P. Vyas, R. Fradera, M. Belkacemi, A. Hasija, G. Lisboa, S. Luz, J. Malley, (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. doi: 10.1017/9781009157926

Ivancic, T.J., und S.B. Shaw (2016): A U.S.-Based Analysis of the Ability of the Clausius-Clapeyron Relationship to Explain Changes in Extreme Rainfall with Changing Temperature: CHANGES IN EXTREME RAINFALL IN THE U.S. Journal of Geophysical Research: Atmospheres 121 (7): 3066–78. https://doi.org/10.1002/2015JD024288.

Lehmann, J., D. Coumou und K. Frieler (2015): Increased record-breaking precipitation events under global warming. Climatic Change [DOI: 10.1007/s10584-015-1434-y]Le Treut, H. and Ghil, M., 1983. Orbital forcing, climatic interactions, and glaciation cycles. Journal of Geophysical Research: Oceans, 88(C9), pp.5167-5190.

Lenderink, G., und E. van Meijgaard (2008): Increase in Hourly Precipitation Extremes beyond Expectations from Temperature Changes. Nature Geoscience 1 (8): 511–14. https://doi.org/10.1038/ngeo262.

Lenderink, G., und E. van Meijgaard (2010): Linking Increases in Hourly Precipitation Extremes to Atmospheric Temperature and Moisture Changes. Environmental Research Letters 5 (2): 025208. https://doi.org/10.1088/1748-9326/5/2/025208.

Lochbihler, K., G. Lenderink und A. Pier Siebesma (2019): Response of Extreme Precipitating Cell Structures to Atmospheric Warming. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, July, 2018JD029954. https://doi.org/10.1029/2018JD029954.

Olefs, M., Formayer, H., Gobiet, A., Marke, T., Schöner, W. (2020): Kapitel 2: Klimawandel – Auswirkungen Mit Blick Auf Den Tourismus. In Tourismus Und Klimawandel Austrian Special Report 2019 (ASR19), edited by Ulrike Pröbstl-Haider, Dagmar Lund-Durlacher, Marc Olefs, and Franz Prettenthaler.

Pistotnik, G., M. Hofstätter und A. Lexer (2020): Starkniederschlag und Hagel. In: ExtremA 2018 – Aktueller Wissensstand zu Extremereignissen alpiner Naturgefahren in Österreich, Wien.

Schroeer, K., und G. Kirchengast (2018): Sensitivity of Extreme Precipitation to Temperature: The Variability of Scaling Factors from a Regional to Local Perspective. Climate Dynamics 50 (11–12): 3981–94. https://doi.org/10.1007/s00382-017-3857-9.