Stochastische Simulation und Downscaling von Niederschlagsextremen in Westafrika - Verbundprojekt FURIFLOOD "Current and future risks of urban and rural flooding in West Africa - An integrated analysis and ecosystem-based solution"; Teilvorhaben Universität Augsburg

Abstract

Starkniederschläge und Überflutungen stellen in Westafrika eine erhebliche Bedrohung dar und zählen zu den häufigsten Naturkatastrophen mit weitreichenden sozioökonomischen Auswirkungen. Angesichts des Klimawandels, der die Häufigkeit und Intensität solcher Ereignisse verstärkt, ist ein fundiertes Verständnis der Ursachen und Risiken solcher Ereignissen von entscheidender Bedeutung. Das Forschungsprojekt FURIFLOOD (Current and Future Risks of Urban and Rural Flooding in West Africa) hatte zum Ziel, dieses Verständnis zu vertiefen und Methoden zur Risikoabschätzung und -minderung zu entwickeln. Die Hauptaufgabe der Universität Augsburg in FURIFLOOD war die Entwicklung statistischer Methoden für die stochastische Simulation, Regionalisierung und das Downscaling extremer Niederschläge in Westafrika. Die Forschungsarbeiten wurden in enger Zusammenarbeit mit mehreren westafrikanischen Partnerinstitutionen (u.a. KNUST, UCAD) sowie den deutschen Verbundpartnern (KIT, TUM und UNU) durchgeführt. Es wurden u.a. verbesserte Niederschlags- und Abflussdatenbanken von mehr als 1.200 Niederschlags- und 280 Abflussstationen mit täglicher Auflösung erstellt, um Starkregen- und Hochwasserrisiken in der Region besser abschätzen zu können. Mit Hilfe geostatistischer Simulationsmethoden wurden hochaufgelöste stochastische Niederschlagsfelder für beobachtete und unbeobachtete Extremereignisse für ausgewählte Flusseinzugsgebiete in Westafrika generiert. Zusätzlich wurden statistische Disaggregationsmethoden entwickelt, um tägliche Niederschlagsdaten auf sub-stündliche Zeitskalen herunterzubrechen. Darüber hinaus wurden statistische Downscaling-Verfahren zur Klassifizierung atmosphärischer Muster zur Beschreibung der Niederschlagsvariabilität in Westafrika weiterentwickelt und auf verschiedenen Zeitskalen (z.B. Tag, Jahreszeit, Jahr) getestet. Die Analyse zukünftiger Niederschlagsextreme basiert auf Bias-korrigierten Klimaprojektionen des NEX-GDDP-CMIP6 Datensatzes. Dabei wurden signifikante Zunahmen der Intensität extremer Niederschläge in Westafrika unter verschiedenen Klimaszenarien bis zum Jahr 2100 projiziert. Um die wichtigsten Ergebnisse des Projektes praxisnah zu kommunizieren und die Entscheidungsfindung zu unterstützen, wurde für das WASCAL Kompetenzzentrum in Zusammenarbeit mit der Universität Halle des LANDSURF-Projektes zusätzlich eine WebGIS-Plattform (https://furiflood.geo.uni-halle.de/) entwickelt. Diese Plattform ermöglicht die Visualisierung, Analyse und den Download relevanter Datensätze (u.a. Höhe und Wiederkehrperioden von Starkniederschlägen für Westafrika, Überschwemmungskarten für ausgewählte Flussgebiete in Westafrika) und bietet somit wertvolle Informationen zur besseren Einschätzung des Starkregen- und Hochwasserrisikos in Westafrika. Durch Workshops, Schulungen und mehrmonatige Forschungsaufenthalte von Doktorand:innen wurde der Wissenstransfer zwischen deutschen und westafrikanischen Institutionen gefördert und die Kompetenzen westafrikanischer Einrichtungen gestärkt. Die wichtigsten Ergebnisse und Methoden des Projektes wurden auf internationalen Konferenzen vorgestellt und in anerkannten Fachzeitschriften publiziert. Die Datensätze des Teilprojekts der Universität Augsburg stehen über die FURIFLOOD WebGIS-Plattform, den FURIFLOOD-Datenserver und die WASCAL-Datenbank für zukünftige Forschungsprojekte zur Verfügung, so dass die langfristige Verfügbarkeit der Ergebnisse für Forschung und Praxis gewährleistet ist.