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VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Schneelast im Wandel des Klimas –
neue Risiken?
Ulrich Strasser
Fakultät für Geowissenschaften
Department für Geo- und Umweltwissenschaften
Universität München
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Dank
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Inhalt
• Die Situation im Januar 2006
• Grundlagen zur Schneelast
• Ein Blick auf den Klimawandel
• Zu erwartende Konsequenzen
• Handlungsoption: ein operationelles Warnsystem
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Bad Reichenhall, 2.1.2006
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Eingestürzte Hallen und Gebäude im Januar/Februar 2006
(BR-online)
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Grundlagen
• Dichte [kg/m³] = Masse / Volumen
• Spezifisches Gewicht = Dichte / Referenzdichte
• Für Schnee sehr unterschiedlich, z.B:
0.1: 10 cm lockerer Pulverschnee wiegen ca. 10 kg/m²
0.4: 10 cm Nass-Schnee wiegen bis ca. 40 kg/m²
0.9: 10 cm Eis wiegen ca. 90 kg/m²
1.0: 10 cm hoch stehendes Wasser wiegt 100 kg/m²
• Die Schneehöhe bzw. –dichte allein ist kein Maß für die Schneelast!
• Entscheidend ist das Auflastgewicht in kg/m²(entspricht l/m² oder einem Niederschlag in mm)
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Grundlagen
Nicht durch Schmelzen/Gefrieren der Schneedecke wird die Schneelast erhöht, sondern nur durch zusätzliche Niederschläge, egal ob Schnee oder
Regen
• Die zulässige Schneelast ist in der DIN 1055-5 geregelt
• Die am Bauwerk anzusetzende Schneelast folgt aus der lokalen (charakteristischen) Schneelast multipliziert mit einem „Formbeiwert“:
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Schneelastzonen nach DIN 1055-5
(die Rechenwerte entsprechen einer mittleren Wiederkehrperiode von 50 Jahren)
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Die klimatische Situation in Bad Reichenhall im Jan/Feb 2006
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1.12.2005 bis 28.02.2006
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2.01.2006Halleneinsturz
Regen
Schneeregen
Schneefall
Schneehöhe
Wasseräquivalent
Temperatur
(DWD)
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Was fällt auf?
• Keine außergewöhnliche Wintersituation
• Vor der Katastrophe: Temperaturen um den Gefrierpunkt
• Unmittelbar zuvor eine starke Frostperiode, dann Regen, Schnee-regen und schließlich ergiebiger Schneefall
• Die Schneehöhe an der DWD-Station betrug ca. 30 cm, das Wasser-äquivalent knapp 60 mm
• Damit betrug die Dachlast „nur“ ca. 60 kg/m², es sei denn, es wurde dort mehr Niederschlag abgelagert als an der DWD-Station
• Dafür gibt es Argumente: mehrgemessener Niederschlag als inder Schneedecke an der Stationgespeichert ist!
• Beispiel: Zell bei Ruhpolding,10.2.2006: 46 % Überschuss
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Zwischenfazit I
• Zum Katastrophenzeitpunkt herrschten keine aussergewöhnlichen Schneelasten vor (nicht nur in Bad Reichenhall)
• Durch die Frostwechsel zuvor fiel möglicherweise Schmelzwasser an,
• das anschließend wieder gefror (starke Frostperiode)
• Dann kamen die ersten ergiebigen Niederschläge seit langem, d.h.
• abrupter Anstieg der Schneelast
• Die tatsächliche Schneelast auf einem Dach ist möglicherweise deutlich größer als das gemessene Wasseräquivalent einer Freiland-Schneedecke
• Ganz ähnliche Verhältnisse findet man übrigens auch für
– Aying 3.1.
– Passau 20.1.
– Deggendorf 22.1.
– Töging 7.2.…und in der Zukunft?
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IPCC-Szenarien
(IPCC)
• Internationale Organisation aus Wissenschaftlern, Politikern und Vertretern der Wirtschaft
• Alle 5 bis 6 Jahre erscheint ein gemeinsamer Bericht
• 1990, 1995, 2001 („3rd assessment report“), der nächste 2007
• Die SRES-storylines:
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IPCC-Szenarien
(IPCC)
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Zukünftiges Klima
• Der vorhergesagte Temperaturanstieg beträgt global etwa 1.5°C bis 6°C bis 2100
• Das Sommerhalbjahr wird wärmer und trockener
• Das Winterhalbjahr wird v.a. feuchter
• Schneefälle nehmen im Flachland ab (mehr Regen)
• In den Hochlagen kann aber durchaus mehr Schnee fallen
• Durch die wärmere Luft werden Wetterextreme häufiger
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Zukünftiges Klima bis 2100
(MPI Hamburg)
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Zukünftiges Klima: Veränderungen bis 2036 (Nov-Apr)
Maximales Wasseräquivalent [kg/m²]Schneedeckendauer [d]
-46 +11 -108 +1440
(GLOWA-Danube)
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Zwischenfazit II
• Temperatur- und Niederschlagstrends sind regional sehr variabel
• Die saisonale Schneebedeckungsdauer und das maximale Wasser-äquivalent werden (ausser in Hochlagen) zwar abnehmen, aber:
• Wegen der stärkeren Variabilitäten werden sehr intensive Schnee-fälle weiterhin vorkommen können
• V.a. aber werden Verhältnisse wie zu den Zeitpunkten der Unglücke in Zukunft weiterhin auftreten
• Zum jetzigen Zeitpunkt ist ein Trend der Eintrittswahrschein-lichkeit für kritische Schneelastsituationen nicht vorher-zusagen
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Handlungsoption: ein operationelles Warnsystem
• Komponente I: LME („Lokalmodell Europa“) des Deutschen Wetterdienstes DWD zur Prognose der meteorologischen Verhält-nisse für die nächsten drei Tage
• Komponente II: Snow3 des DWD zur Simulation der räumlichen Schneedeckenentwicklung (Wasseräquivalent) für diesen Zeitraum – allerdings für Freilandverhältnisse (Klimastationen):
- diese Ergebnisse sind operationell zu beziehen -
• Komponente III: Ein operationelles Mess-System für Schnee-lasten auf (möglichst „repräsentativen“) Dächern, mit denen die herrschenden Auflastgewichte unter Zuhilfenahme der Schnee-simulationen regionalisiert und prognostiziert werden:
- dieser Schritt müsste erst noch entwickelt werden -
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Komponente I: Klimamodell
• LME („Lokalmodell Europa“) des Deutschen Wetterdienstes DWD
• Rechnet Europa-weit mit einer räumlichen Auflösung von 7 km
• Prognosehorizont 78 h
• Downscaling der Ergebnisse auf 1 km
• Zeitliche Auflösung der Ergebnisdaten 1 h
(DWD)
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Komponente II: Schneedeckenmodell
• Snow3 des DWD, läuft operationell
• Rechnet 4 mal am Tag 72 h voraus
• Räumliche Auflösung 1 km
• Rechnet intern stündlich, d.h. liefert Stundenwerte von
• Wasseräquivalent und Niederschlagsdargebot (Abfluss aus der Schneedecke)
• Ergebnisse werden 3 mal pro Woche mit Messungen der Meteoro-logie und Schneemessungen nachgeführt
(DWD)
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Komponente III: Messungen der Schneelast auf Dächern
• Schneekissen mit 1,5 m Seitenlänge
• Wiegt voll 200 kg
• Mißt zuverlässig den hydrostatischen Druck auf waagrechten und ebenen Flächen (→ Schneelast)
• Online-Datenzugriff
• Hat sich beim Bayer. Lawinenwarndienst bereits bewährt
(Fa. Sommer)
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Komponente III: Regionalisierung der Schneelast auf Dächern
• Die gemessenen Schneelasten auf Dächern gilt es nun mit den modellierten/an den Klimastationen gemessenen Wasser-äquivalenten zu kombinieren
• Für die festgestellten Abweichungen ist ein Regionalisierungs-verfahren zu entwickeln, welches die relevanten Prozesse be-rücksichtigt
• Damit kann dann eine operationelle, regionale Prognose der zu erwartenden Schneelasten abgeleitet werden
(Fa. Sommer)
VKB Symposium Schnee – Risikovorsorge und Katastrophenmanagement 18.01.2007
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!