Statistisch-dynamische Regionalisierung von Niederschlag und Evapotranspiration für den Hohen Atlas in Marokko

Abstract

Mit Hilfe des mesoskaligen meteorologischen Modells FOOT3DK und eines Erkennungsverfahrens der sogenannten Circulation Weather Types (CWTs) wird eine statistisch-dynamische Regionalisierung des Niederschlags und der Evapotranspiration für das Drâatal südlich des Hohen Atlas in Marokko durchgeführt. Damit können Informationen über das Niederschlags- und Evapotranspirationsverhalten während eines zukünftigen Zeitraums gewonnen werden. Zu diesem Zweck wird FOOT3DK zunächst an die Simulationsregion angepasst. Darüber hinaus wird die Anzahl der möglichen Landnutzungsklassen auf 17 vergrößert und eine erweiterte Karte der Bodenarten in das FOOT3DK-Kataster implementiert. Anschließend wird die Sensitivität der Evapotranspiration hinsichtlich verschiedener Parameter untersucht und die Ergebnisse bei den darauf folgenden Simulationen berücksichtigt. Für die statistisch-dynamische Regionalisierung wird eine objektive Klassifikation der bodennahen Strömung in CWTs durchgeführt. Die dazu benötigten Bodendruckdaten stammen aus Reanalyse- und Modelldaten. Die Modelldaten basieren dabei auf verschiedenen SRES-Szenarien - A1B und B1. Im Folgenden werden Repräsentanten (Episodensimulationen von jeweils 24 Stunden Länge) für die verschiedenen CWTs bestimmt. Es werden Repräsentanten mit und Repräsentanten ohne Niederschlag im Untersuchungsgebiet nachsimuliert. Eine Validierung wird für das Jahr 2002 vorgenommen, weil für dieses Jahr Messwerte verschiedener Klimastationen im Simulationsgebiet und Antriebsdaten für FOOT3DK zur Verfügung stehen. Die Rekombination von Niederschlag und Evapotranspiration berücksichtigt die Häufigkeitsverteilung der verschiedenen CWTs und deren Wahrscheinlichkeit, mit bzw. ohne Niederschlag aufzutreten. Das sich ergebende Niederschlagsmuster liefert eine realistische Verteilung, die mit dem gemessenen Stationsniederschlag gut übereinstimmt. Die Differenz zwischen dem summierten Stationsniederschlag und dem summierten rekombinierten Niederschlag der den Stationen zugeordneten Gittermaschen für 2002 beträgt lediglich 1,1 mm. Der Hohe Atlas und die angrenzenden Berge sind als Niederschlagsgrenzen erkennbar. Die Niederschlagsabnahme von Nord nach Süd wird ebenfalls in der Rekombination wiedergegeben. Auch die räumliche Verteilung der Evapotranspiration liefert realistisch erscheinende Ergebnisse, die aber nur schwierig zu bewerten sind. Es werden kaum Messungen der Verdunstung in der Region vorgenommen, obwohl die Verdunstung ein wichtiger Teil des hydrologischen Kreislaufs ist. Anschließend wird die Methode für einen zukünftigen Zeitraum für die SRES-Szenarien A1B und B1 angewendet. Ein Vergleich der CWT-Verteilung der Reanalysen und der Kontrollperiode der zusammengefassten CWTs von 1970 bis 1999 zeigt eine gute Übereinstimmung. Es werden zunächst die Änderungen der CWT-Häufigkeiten zwischen Kontroll- und Forcingperiode der REMO-Daten untersucht. Die Klassifikation der CWTs liefert erste Hinweise auf die zu erwartenden Niederschlagstendenzen, da sich dabei signifikante Änderungen in der Häufigkeit der verschiedenen CWTs ergeben. Im Anschluß wird die statistisch-dynamische Regionalisierung von Niederschlag und Evapotranspiration durchgeführt. Für den Niederschlag ergibt sich dabei eine signifikante Zunahme von bis zu 20 mm pro Jahr im nordöstlichen Bereich des Drâaeinzugsgebiets. Auf der Nordseite des Hohen Atlas zeigt sich dagegen eine signifikante Abnahme des Niederschlags für den betrachteten Zeitraum (bis zu 30 mm weniger pro Jahr). Die Evapotranspiration nimmt fast im gesamten Gebiet signifikant ab. Die Ergebnisse der statistisch-dynamischen Regionalisierung auf Grundlage der SRES-Szenarien A1B und B1 deuten auf Grund der leicht zunehmenden Niederschläge im nordöstlichen Bereich des Drâaeinzugsgebiets bis zur Mitte des Jahrhunderts darauf hin, dass es zu keiner groß en Veränderung im Eintrag von Wasser in den Mansour Eddahbi kommt. Wenn nur der Niederschlag betrachtet wird, wird die Wasserverfügbarkeit auf dem heutigen Niveau bleiben. Unter der Berücksichtigung weiterer Faktoren ist aber ein Rückgang wahrscheinlicher