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Langjähriges Mittel der Niederschlagsverteilung 1981 - 2010

Methode

Die wesentlichen Schritte zur Auswertung der Niederschlagsverteilungen für den Umweltatlas bestanden in folgenden Arbeitsschritten (vgl. Abbildung 2):

  • Konvertierung und Transformation der REGNIE-Ausgangsdaten,
  • Umrechnung des Bilanzierungszeitraums von kalendarischen Jahren auf die Wasserwirtschaftsjahre,
  • Erhöhung der räumlichen Auflösung der Niederschlagsverteilung durch ein geeignetes Interpolationsverfahren sowie
  • Ableitung einer geeigneten Kartendarstellung in Form von Isolinien und Isoflächen.
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Abb. 2: Schema der Verarbeitung der vieljährigen mittleren Raster der Niederschläge für Berlin 1981-2010
Bild: ProAqua unter Verwendung der Datengrundlage DWD 2018

Die Ausgangsdaten lagen in einem DWD-spezifischen ASCII-Format und im geographischen Koordinatensystem WGS1984 vor. Die Daten wurden mit einem Skript des DWD in das ESRI Shape-Format konvertiert und in das in Berlin verwendete Koordinatensystem ETRS1989 UTM 33N projiziert.

Niederschlagshöhen stellen eine wichtige Datenbasis für Analysen zum Wasserhaushalt dar. Die Bilanzierung des Wasserhaushalts wird üblicherweise auf das Wasserwirtschaftsjahr (Abflussjahr, hydrologisches Jahr) bezogen, welches am 1. November beginnt. Diese Einteilung wird verwendet, da Niederschläge, die im Spätherbst und Frühwinter fallen als Schnee oder Eis gespeichert werden und erst im darauffolgenden Frühjahr zum Abfluss kommen.

Die 30-jährigen Mittelwerte der REGNIE-Niederschlagshöhen beziehen sich aber auf die Kalenderjahre bzw. Monatsmittel im Zeitraum 1981-2010. Da das Wasserwirtschaftsjahr 1981 im November 1980 beginnt, mussten die Monatsmittel November 1981-2010 und Dezember 1981-2010 in Monatsmittel für den Zeitraum 1980-2009 umgerechnet werden. Hierzu wurden die mit 1/30 gewichteten Monatsniederschläge für November bzw. Dezember des Jahres 2010 subtrahiert und die gleichermaßen gewichteten Monatsniederschläge des Jahres 1980 addiert. Aus der Summe der einzelnen Monatsmittel konnten dann gemäß Tabelle 1 die 30-jährigen mittleren Niederschläge bezogen auf die wasserwirtschaftlichen Jahre bzw. Halbjahre 1981-2010 gebildet werden.

Bei den REGNIE-Daten handelt sich aus technischer Sicht um Rasterdaten, gemäß der Dokumentation des DWD sind die Niederschlagshöhen jedoch als Punktdaten zu interpretieren, welche sich auf den Mittelpunkt jeder Rasterzelle (Gitterpunkt) beziehen. Niederschlag ist ein naturräumlicher Prozess der eine kontinuierliche und stetige Verteilung aufweist. Die Übergänge zwischen den Niederschlagshöhen in den Gitterpunkten sollten daher ebenfalls allmählich erfolgen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden die Ausgangsdaten (1 km x 1 km Auflösung) auf eine 10-fach höhere räumliche Auflösung von 100 m x 100 m interpoliert. Als Interpolationsverfahren wurde eine Spline-Interpolation vom Typ „Tension“ mit einem Wichtungsfaktor von 1 und einem Suchradius von 4 Punkten gewählt (vgl. ESRI 2019a). Dieses Verfahren stellt einen guten Kompromiss zwischen einer Glättung einerseits und einer möglichst genauen Repräsentation der ursprünglichen Werte in den Gitterpunkten andererseits dar.

Aus den interpolierten 100 m x 100 m Rasterdaten wurden anschließend durch eine bilineare Interpolation von Konturlinien die Isolinien und Isoflächen erzeugt (vgl. ESRI 2019b). Isolinien sind Linien, die Punkte mit gleichen Werten verbinden. In Bezug auf Niederschläge werden diese Linien auch als Isohyete bezeichnet, d.h. sie verbinden Punkte mit gleichem Niederschlag. Isoflächen beschreiben die Flächen zwischen zwei Isolinien und kennzeichnen somit Gebiete in denen der Niederschlag innerhalb eines bestimmten Werte-Bereichs liegt.