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Klimafolgenmonitoring

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 4.2 - Regenerosivität

Einheit: [R]
Stand: 31.12.2018
Indikatortyp (DPSIR): Impact
Datenquelle: LANUV, DWD, Wasserverbände und Kommunen

Bezug zum Klimawandel

Die allgemeine Bodenabtragsgleichung (ABAG) ist ein empirisches Modell zur Abschätzung des Bodenabtrags durch Wasser. Die ABAG für die Erosionsgefährdung lautet:

A = R × K × S × L × C × P

Dabei ist:

A = der langjährig zu erwartende mittlere Bodenabtrag, in t/(ha*a);
R = der Oberflächenabfluss und Regenerosivitätsfaktor, in N/(h*a);
K = der Faktor für die Bodenerodierbarkeit durch Wasser, in (t*h)/(ha*N);
S = der Hangneigungsfaktor;
L = der Hanglängenfaktor;
C = der Bodenbedeckungs und Bodenbearbeitungsfaktor;
P = der Faktor zur Berücksichtigung von Erosionsschutzmaßnahmen.

Die klimawandelbedingte Temperaturzunahme wirkt sich auf die Regenerosivität durch folgenden Zusammenhang aus: Der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre steigt durch die Temperaturzunahme und beeinflusst mittelbar die Zirkulationssysteme der Erde. In der Folge können sich Niederschlagsmuster regional ändern. Die Veränderung von Häufigkeit und Intensität von Niederschlägen bzw. Starkregenereignissen können deshalb direkte und indirekte Folge der Klimaerwärmung sein. Die Regenerosivität beschreibt dabei die erosionswirksame Kraft des Niederschlags, d.h. Bodenpartikel können durch die kinetische Energie von Regentropfen aus der Bodenmatrix gelöst und verlagert werden (Elhaus et al. 2019). Allerdings können Veränderungen in der Bewirtschaftungsweise regional unabhängig vom Klimawandel den Bodenabtrag verändern und somit die Klimafolgen überlagern. Die Ursache-Wirkungsbeziehungen können deshalb sehr komplex sein.

Definition und Berechnung

Die Trendanalyse zur Veränderung der jährlichen Regenerosivität wurde aus hochauflösenden Niederschlagsdaten (5-Minuten-Werte) einmalig innerhalb eines Projektes berechnet. Für den Zeitraum 1973-2007 lagen Daten von 53 Stationen aus ganz NRW vor. Für die Trendanalyse wurden nur die Monate April bis November berücksichtigt, da die R-Faktoren für die Wintermonate aufgrund von Schneefall, Schneeschmelze, Messfehlern und Messausfällen mit einer großen Unsicherheit bewertet wurden (Neuhaus et al. 2010). Aufgrund der aufwändigen Datenaufbereitung und der komplexen Berechnungvorschrift konnten die Daten nicht jährlich fortgeschrieben werden.

2019 kam es dann zur Fortschreibung der Datenreihe. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) berechnet seit 2018 die R-Faktoren deutschlandweit mit radarbasierten Niederschlagsdaten (RADKLIM-Datensatz) in einem 1×1 km Raster rückwirkend ab 2001. Die Daten werden automatisch mit Hilfe von Niederschlagsdaten von Stationen kalibriert und liegen flächendeckend für Deutschland vor (Auerswald et al. 2019a,b; Elhaus et al., 2019). Die Daten sind frei erhältlich und werden jährlich aktualisiert (DWD 2020). Die mittlere Regenerosivität liegt somit für NRW für den Zeitraum 2001 bis 2018 auf Kreisebene vor. Diese Daten werden zusätzlich genutzt, um die bisherige Zeitreihe der R-Faktoren in NRW fortzuschreiben. Hierfür war eine Korrektur der bereits bestehenden Daten für den Zeitraum 1973 bis 2001 (Neuhaus et al. 2010) aufgrund der fehlenden Berücksichtigung der Winterniederschläge und wiederkehrender Niederschlagsereignisse notwendig. Für die radarbasierten R-Faktoren lässt sich ab 2001 jeweils ein Jahresmittel für NRW berechnen.

Zeitreihe und Trend

Die Betrachtung der Zeitreihe 1973-2018 zeigt einen hochsignifikanten Anstieg der R-Faktoren in NRW im Mittel um 20 % pro Dekade. Die steigenden R-Faktoren bewirken somit eine deutliche Erhöhung des prognostizierten Bodenabtrags nach der ABAG. Der Vergleich dieser Zeitreihe mit den älteren Daten ab 1973 bekräftigt diesen Trend.

Quellen:

Grafische Darstellung

 

Abbildung  Regenerosivität [R] in NRW ab 1973

 © LANUV NRW 2021

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