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Beurteilung der Bemessung von Straßenentwässerungseinrichtungen nach RAS-Ew und RiStWag vor dem Hintergrund veränderter Temperatur- und Niederschlagsereignisse durch den Klimawandel in Deutschland bis zum Jahr 2100

  • Regionale Klimamodelle projizieren für Deutschland bis zum Jahr 2100 heißere Sommer als bisher, die durch längere Trockenperioden und häufiger wiederkehrende Starkregenereignisse geprägt sind. Eine Zunahme von Starkregenereignissen kann die Funktionsfähigkeit von Straßenentwässerungseinrichtungen erheblich beeinflussen, wenn es häufiger zu hydraulischen Überlastungen und infolgedessen zu Schädigungen im Umfeld der Entwässerungseinrichtungen und zu eventuellen Verkehrsbeeinträchtigungen kommt. Auch Trockenperioden können sich negativ auswirken, wenn beispielsweise der Bewuchs einer Bodenfilteranlage durch Trockenstress geschädigt wird. Im Projekt werden für vier über Deutschland verteilte Regionen die Änderungen von Starkregenereignissen und Trockenperioden sowie die resultierenden Auswirkungen auf die Straßenentwässerung untersucht. Für die Auswertungen werden zwei Läufe des Klimamodells CLM verwendet, die auf dem globalen Emissionsszenario A1B basieren. Die für die Straßenentwässerung maßgeblichen konvektiven Starkregenereignisse mit hohen Niederschlagsintensitäten und kurzen Dauern werden von den regionalen Klimamodellen nicht abgebildet. Es wird daher im Projekt ein statistisches Downscalingverfahren verwendet, um die Daten unter Nutzung gemessener historischer Niederschlagszeitreihen für die vier Regionen auf eine kleinere Skala mit höherer zeitlicher und räumlicher Auflösung zu übertragen. Als Ergebnis liegen jeweils Niederschlagszeitreihen für den Referenzzeitraum 1961-1990, die nahe Zukunft 2021-2050 und die ferne Zukunft 2071-2100 vor. Durch statistische Auswertung der Zeitreihen werden die Trends für Niederschläge definierter Dauer und Häufigkeit errechnet. Gegenüber dem Referenzzeitraum ergeben sich für die Zukunft überwiegend Zunahmen der statistischen Starkregenhöhen. Für die Regionen 1 (dynaklim-Projektgebiet Nordrhein-Westfalen), 2 (Basel-Karlsruhe) und 3 (Hamburg-Puttgarden) ergeben sich Zunahmen, die überwiegend statistisch signifikant sind und mit über 10 % über dem Toleranzbereich der regionalisierten Starkniederschlagshöhen des Deutschen Wetterdienstes (KOSTRA) liegen. In Region 4 (Leipzig) fallen die Änderungen deutlich geringer aus. Insgesamt ergeben sich größtenteils Zunahmen der statistischen Starkregenhöhen im Bereich von +5 % bis +25 %. Die Ergebnisse zu den Starkregentrends sind mit Unsicherheiten behaftet. Sowohl die Klimaprojektionen als auch das im Projekt verwendete Downscalingverfahren beinhalten Annahmen und Vereinfachungen. Die Projektergebnisse weisen insgesamt auf eine Starkregenzunahme hin, es treten allerdings große Unterschiede zwischen den untersuchten Regionen und CLM-Rechenläufen auf. …
  • Regional climate projections for Germany show hotter summers by 2100, characterized by longer droughts and returning heavy rainfall events. An increase of heavy rain may considerably influence the functioning of road drainage as the systems will more often be hydraulically overloaded and thus damages might be caused by flooding of the environment of the drainage facilities. Long droughts might also have negative effects, e.g. the vegetation of a retention soil filter might be damaged by drought stress. Within the scope of the project the change in rainfall events and dry periods as well as the resulting impact on road drainage were examined for 4 different regions throughout Germany. In the study two model runs of the regional climate model CLM were used based on the medium-level emission scenario A1B. Convective rainfall events with high precipitation intensity and short duration that are most relevant for road drainage are not represented by regional climate models. Therefore a statistical downscaling technique was applied to transfer the data to a finer scale with higher spatial and temporal resolution using historical rainfall data of the 4 study regions. As a result rainfall time series are available for the reference period 1961-1990 as well as for the near (2021-2050) and far (2071-2100) future. The trends of heavy rainfall events of a defined duration and return frequency are statistically determined using extreme value analysis. In comparison to the reference period, the results mainly show an increase of extreme heavy rain events. In region 1 (dynaklim project area, North Rhine-Westphalia), 2 (Basel-Karlsruhe) and 3 (Hamburg-Puttgarden) the positive trends are mostly statistically significant and exceed the tolerance range of 10% of the “Heavy precipitation totals in Germany” (KOSTRA-DWD-2000). In region 4 (Leipzig), only minor changes occur. Overall the resulting trends of heavy rain are mostly between +5% and +25%. The results are subject to uncertainties as both climate projection data and the downscaling technique used in this project imply assumptions and simplifications. Altogether the project results indicate an increase of heavy rainfall, but with considerable differences between the 4 study regions and the two investigated model runs of CLM. …

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Metadaten
Author:Barbara Krauß, Dieter Grotehusmann, Alrun Jasper-Tönnies, Thomas Einfalt
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-21613
Subtitle (German):Schlussbericht zum BASt Forschungsprojekt FE-Nr. 05.0168/2011/GRB
Title Additional (English):Assessing the dimensioning of road drainage facilities according to RAS-Ew and RiStWag against the background of changing temperature and rainfall events caused by climate change in Germany until 2100
Document Type:Report
Language:German
Date of Publication (online):2019/07/12
Date of first publication:2019/07/12
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2019/07/12
Number of pages:56
Comment:
Außerdem beteiligt: Hydro & Meteo GmbH&Co. KG, Lübeck
Institutes:Sonstige
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt

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