Niederschlag - Starkregenauswertung nach Wiederkehrzeit und Dauer

Starkregenereignisse sind Niederschläge hoher Intensität und seltener Wiederkehrwahrscheinlichkeit. Auf der Basis von 5-Minuten-Summen werden Stichproben gebildet, aus denen mit statistischen Verfahren Regenhöhenlinien [mm] nach Dauer und Eintrittswahrscheinlichkeit (Wiederkehrzeit) berechnet werden. Hieraus können Regenspendenlinie [l/s · ha] abgeleitet werden. Erst nach langer Beobachtungszeit steht eine ausreichende Anzahl von unterschiedlichen Ereignissen als Stichprobe für eine seriöse, aussagefähige Statistik zur Verfügung. Ein dichtes Messnetz lokaler kontinuierlicher Beobachtung gibt es im Erftgebiet erst seit 10 bis 15 Jahren. Die Eintrittswahrscheinlichkeiten von (seltenen) Starkregen ist jedoch für verschiedenen Stationen innerhalb einer größeren Region vergleichbar. Deshalb sollte der Länge der Beobachtungszeit von mindestens 30 Jahren der Vorzug vor ganz lokaler kürzerer Messung gegeben werden. Heute werden 40 Stationen mit direkt digital messenden Niederschlagsgeräten betrieben. An der Hälfte davon werden zusätzlich Temperatur und relative Luftfeuchte gemessen. Um unwiederbringliche Naturereignisse sicher erfassen zu können, ist der Einsatz zuverlässiger robuster Geräte zwingend notwendig.

Unter Berücksichtigung der Topografie (Flach- oder Berglang, Regenschattenlage usw.) werden für Langzeitsimulationen und statischen Auswertungen die Zeitreihen folgender sechs Stationen für die genannten Teile des Erfteinzugsgebietes empfohlen:

Bei mehreren Ortsnamen wurde die Messung vom Vorgänger-Standort an einen anderen verlegt, weil die Umgebungsbedingungen eine zuverlässige Messung nicht mehr zuließen. Die statistische Regenreihe kann wegen der Nähe und Vergleichbarkeit der Standorte aus den zusammengesetzten Messdaten ausgewertet werden.

Endet die statistische Auswertung vor dem aktuellen Jahr, musste der Standort aufgegeben werden und keine der benachbarten Stationen kann zur Fortführung der Auswertung genutzt werden. Die ist zum Beispiel bei der Station Schönau der Fall, die von 1969 bis 2000 über 31 Jahre lang betrieben wurde. Obwohl in geringen Entfernungen andere Niederschlagsmessstellen beobachtet werden, sind die Standortbedingungen nicht vergleichbar. Bei Verlängerung der Reihe Schönau mit Daten dieser Nachfolgestationen wären die statistischen Ableitungen inhomogen.

Die bereit gestellten statistischen Berechnungen wurden nach anerkannten Regeln der Wasserwirtschaft durchgeführt. Der Anwender sollte die in einem Projekt zu verwendenden Regenspendenlinie mit seinem Auftraggeber und der zuständigen Genehmigungsbehörde abstimmen. Bei Grenzlagen zwischen den oben benannten Teilgebieten wird die Berechnung mit mindestens zwei Stationsreihen empfohlen. Bei Planungen in besonderen geografischen Lagen, z.B. in ausgeprägten Höhenlagen, kann die pauschale Anwendung der hier bereit gestellten Regenreihen eventuell nicht zu ausreichend sicheren Ergebnissen führen.

Erläuterungen und Empfehlungen:
Auszug aus DWA (früher: DVWK) – Regeln 124/1985

Zitate aus: 4.3 Bildung jährlicher und partieller Serien von Regenhöhen

Unter "jährliche Serie" versteht man die Serie der jährlichen Größtwerte, unter "partielle Serie" die Serie aller Höchstwerte über einem bestimmten Schwellenwert, unabhängig davon, in welchem Jahr sie aufgetreten sind. Die Anzahl der Ereignisse der partiellen Serie sollte das Zwei- bis Dreifache der Beobachtungsjahre nicht übersteigen, da sonst die Voraussetzungen für die Extremwertstatistik nicht mehr erfüllt sind.

Jährliche Serien sind zu verwenden, wenn
a) Messreihen von mindestens 20 Jahren vorliegen
und
b) Aussagen für Wiederkehrzeiten von Tn größer/gleich 5 Jahren gesucht sind.

Andernfalls sind partielle Serien zu verwenden.

Da i.a. sowohl Aussagen für Wiederkehrzeiten von Tn größer/gleich 5 Jahre als auch für Tn kleiner 5 Jahre benötigt werden, empfiehlt es sich die Berechnung sowohl mit jährlichen als auch mit partiellen Serien durchzuführen, auch dann, wenn Messreihen von mehr als 20 Jahren vorliegen.

Für die Belange der Stadtentwässerung ist die partielle Serie im allgemeinen ausreichend.

Die aus Serien abgeleiteten Ergebnissen können für Aussagen über Wiederkehrzeiten bis etwa zur doppelten Länge der Messreihe extrapoliert werden. Weitergehende Extrapolationen sind mit zunehmenden Unsicherheiten belastet.

Hinweis: Wiederkehrzeit in Jahren = Tn
Häufigkeit n = 1/Tn
Beispiel: Tn = 5 entspricht: n = 0,2

Download der Niederschlagsstatistiken
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