Schneelast im Wandel des Klimas – neue Risiken?

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


Dank


Inhalt

• Die Situation im Januar 2006

• Grundlagen zur Schneelast

• Ein Blick auf den Klimawandel

• Zu erwartende Konsequenzen

• Handlungsoption: ein operationelles Warnsystem



Bad Reichenhall, 2.1.2006


Eingestürzte Hallen und Gebäude im Januar/Februar 2006

(BR-online)


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)


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“:


Schneelastzonen nach DIN 1055-5

(die Rechenwerte entsprechen einer mittleren Wiederkehrperiode von 50 Jahren)


Die klimatische Situation in Bad Reichenhall im Jan/Feb 2006

-20

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20

40

60

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1.12.2005 bis 28.02.2006

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(°C

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2.01.2006Halleneinsturz

Regen

Schneeregen

Schneefall

Schneehöhe

Wasseräquivalent

Temperatur

(DWD)


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


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?


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:


IPCC-Szenarien

(IPCC)


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


Zukünftiges Klima bis 2100

(MPI Hamburg)


Zukünftiges Klima: Veränderungen bis 2036 (Nov-Apr)

Maximales Wasseräquivalent [kg/m²]Schneedeckendauer [d]

-46 +11 -108 +1440

(GLOWA-Danube)


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


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 -


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)


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)


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)


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)


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

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