Verschiedene Indikatoren beschreiben die aktuelle Trockenheit oder Nässe an ausgewählten Stationen des Messnetzes von MeteoSchweiz. Die Indikatoren werden von primären meteorologischen Messgrössen abgeleitet. Die wichtigste Eingangsgrösse ist die Niederschlagsmenge. Je nach Indikator wird zusätzlich die Verdunstung berücksichtigt, welche von der Temperatur, Feuchte, Strahlung und Windgeschwindigkeit abhängt.
Trockenheitsindikatoren
Kategorie
Der standardisierte Niederschlagsindikator SPI (Standardized Precipitation Index) beschreibt, wie stark die Niederschlagsmenge im vergangenen Monat oder über längere Zeiträume vom langjährigen Mittel abweicht. Negative Werte des SPI zeigen ein Niederschlagsdefizit gegenüber dem langjährigen Median, positive Werte zeigen grössere Niederschlagsmengen als im Median an. Der SPI ist als relative Abweichung der Niederschlagsmenge für den betroffenen Ort und Zeitpunkt definiert, so dass sein Wert direkt anzeigt, wie aussergewöhnlich das aktuelle Defizit (oder Überschuss) für diesen Ort und für diese Jahreszeit ist. Mit der Berechnung des SPI über verschieden lange Zeiträume (1, 3, 6 und 12 Monate) wird das Wasserdefizit auf unterschiedlich langen Zeitskalen beschrieben. Dies ist nützlich, weil die Auswirkungen von Trockenheit stark von deren Dauer abhängen. Beispielsweise ist die Vegetation, und damit die Landwirtschaft, auf Wasserdefizite über einen Zeitraum von 1-3 Monaten empfindlich. Für die Wasserwirtschaft sind üblicherweise längere Perioden entscheidend.
In der Grafik für einzelne Stationen wird der Verlauf des SPI über das vergangene Jahr dargestellt, die Indikatorwerte sind gemäss folgender Farbskala eingefärbt:
Evapotranspiration und potenzielle Evapotranspiration
Die Evapotranspiration umfasst die Verdunstung des Wassers über die Blätter von Pflanzen (Transpiration) und die Verdunstung von allen anderen Oberflächen (Evaporation). Die Transpiration hängt vom Zustand und der Aktivität der Pflanzen ab. Sie variiert also jahreszeitlich und hängt von der Dichte des Pflanzenbestandes und der Wasserversorgung der Vegetation ab, da die Pflanzen bei Wasserknappheit über die Spaltöffnungen die Wasserabgabe reduzieren können.
Die potenzielle Evapotranspiration ist die Evapotranspiration einer Referenz-Grasfläche, welche optimal mit Wasser versorgt ist. Da hier die Vegetation exakt definiert ist, hängt die potenzielle Evapotranspiration nur vom Zustand der Atmosphäre ab. Sie ist bestimmt durch die Temperatur, Sonneneinstrahlung, Feuchte und Windgeschwindigkeit.
Bodenwasser-Modell
In diesem einfachen Modell wird der Boden als Eimer behandelt, weshalb dieses einfache Modell auch als Eimermodell bezeichnet wird: Niederschlag füllt den Eimer und die Evapotranspiration entnimmt Wasser. Aus den rein meteorologischen Grössen Niederschlag und potenzielle Evapotranspiration wird nun von Tag zu Tag die Bodenwasserbilanz gebildet. Ist der Eimer voll (der Boden wassergesättigt), gelangt Niederschlag nicht in den Boden, sondern fliesst oberflächlich ab. Ausserdem simuliert das Modell, dass die Vegetation unterhalb einer bestimmten Bodenfeuchte weniger Wasser abgibt als bei optimaler Wasserversorgung. Die tatsächliche Evapotranspiration hängt dann von der Bodenfeuchte ab, sie wird kleiner als die potenzielle Evapotranspiration. Für das Modell wird ein Boden mit mittleren Eigenschaften und Bewuchs mit Gras (dichter Bestand, kurz geschnitten) angenommen, diese bestimmen die Speicherfähigkeit und die Wasserabgabe der Vegetation.
Verschiedene nützliche Indikatoren können nun mit diesem Modell berechnet werden:
- Bodenfeuchte-Indikator (soil moisture index): Bodenfeuchte dieses Modellbodens in Vol.%
- Bodenwasser-Defizit (soil water deficit): Nötige Niederschlagsmenge in mm um den Boden mit Wasser zu sättigen
- Pflanzenwasserdefizit: Nötige Niederschlagsmenge in mm um die optimale Bodenfeuchte für die Vegetation zu erreichen
- ARID: Indikator, welcher die Abweichung von tatsächlicher zu potenzieller Evapotranspiration misst, also das Wasserdefizit der Vegetation beschreibt. Er ist so definiert, dass er bei optimaler Wasserversorgung Null und bei maximalem Wasserstress den Wert 1 erhält (1 – [tatsächliche Evapotranspiration/potenzielle Evapotranspiration]).
Mit einem einfachen Bodenwasser-Modell wird aus den meteorologischen Grössen Niederschlag und potenzielle Evapotranspiration die theoretische Bodenfeuchte für einen idealisierten Boden berechnet. Aus diesem Bodenfeuchte-Indikator werden weitere Trockenheits-Indikatoren abgeleitet. In den Grafiken wird der Verlauf der Indizes des laufenden Jahres bis zum aktuellen Datum gezeigt.
Bodenfeuchte (in Volumenprozenten) für einen idealisierten Boden an diesem Standort.
Die braunen Säulen zeigen das Wasserdefizit des Bodens bis zur Wassersättigung (=Feldkapazität, Wassermenge, die der Boden gegen die Schwerkraft halten kann). Das Defizit ist in mm angegeben, so dass direkt ersichtlich ist, welche Regenmenge nötig ist bis zur Sättigung, bzw. welche Wassermenge der Boden aufnehmen kann.
Dies ist das Defizit in der Bodenfeuchte im Vergleich zum aktuellen Wasserbedarf der Vegetation. Soviel Wasser (Niederschlag in mm) ist nötig, damit die Vegetation optimal mit Wasser versorgt wird.
ARID (Agricultural Reference Index for Drought): Dieser Indikator ist ein Mass für das aktuelle Wasserdefizit der Vegetation. Er berechnet sich als 1 minus das Verhältnis von tatsächlicher zu potenzieller Evapotranspiration. Der Indikator ist 0 bei optimaler Wasserversorgung und nähert sich dem Wert 1 bei maximalem Trockenstress.
Evapotranspiration und potenzielle Evapotranspiration
Die Evapotranspiration umfasst die Verdunstung des Wassers über die Blätter von Pflanzen (Transpiration) und die Verdunstung von allen anderen Oberflächen (Evaporation). Die Transpiration hängt vom Zustand und der Aktivität der Pflanzen ab. Sie variiert also jahreszeitlich und hängt von der Dichte des Pflanzenbestandes und der Wasserversorgung der Vegetation ab, da die Pflanzen bei Wasserknappheit über die Spaltöffnungen die Wasserabgabe reduzieren können.
Die potenzielle Evapotranspiration ist die Evapotranspiration einer Referenz-Grasfläche, welche optimal mit Wasser versorgt ist. Da hier die Vegetation exakt definiert ist, hängt die potenzielle Evapotranspiration nur vom Zustand der Atmosphäre ab. Sie ist bestimmt durch die Temperatur, Sonneneinstrahlung, Feuchte und Windgeschwindigkeit.
Bodenwasser-Modell
In diesem einfachen Modell wird der Boden als Eimer behandelt, weshalb dieses einfache Modell auch als Eimermodell bezeichnet wird: Niederschlag füllt den Eimer und die Evapotranspiration entnimmt Wasser. Aus den rein meteorologischen Grössen Niederschlag und potenzielle Evapotranspiration wird nun von Tag zu Tag die Bodenwasserbilanz gebildet. Ist der Eimer voll (der Boden wassergesättigt), gelangt Niederschlag nicht in den Boden, sondern fliesst oberflächlich ab. Ausserdem simuliert das Modell, dass die Vegetation unterhalb einer bestimmten Bodenfeuchte weniger Wasser abgibt als bei optimaler Wasserversorgung. Die tatsächliche Evapotranspiration hängt dann von der Bodenfeuchte ab, sie wird kleiner als die potenzielle Evapotranspiration. Für das Modell wird ein Boden mit mittleren Eigenschaften und Bewuchs mit Gras (dichter Bestand, kurz geschnitten) angenommen, diese bestimmen die Speicherfähigkeit und die Wasserabgabe der Vegetation.
Verschiedene nützliche Indizes können nun mit diesem Modell berechnet werden:
- Bodenfeuchte-Indikator (soil moisture index): Bodenfeuchte dieses Modellbodens in Vol.%
- Bodenwasser-Defizit (soil water deficit): Nötige Niederschlagsmenge in mm um den Boden mit Wasser zu sättigen
- Pflanzenwasserdefizit: Nötige Niederschlagsmenge in mm um die optimale Bodenfeuchte für die Vegetation zu erreichen
- ARID: Indikator, welcher die Abweichung von tatsächlicher zu potenzieller Evapotranspiration misst, also das Wasserdefizit der Vegetation beschreibt. Er ist so definiert, dass er bei optimaler Wasserversorgung Null und bei maximalem Wasserstress den Wert 1 erhält (1 – [tatsächliche Evapotranspiration/potenzielle Evapotranspiration]).
Der standardisierte Niederschlags-Evapotranspirations-Indikator (Standardized Precipitation Evaportranspiration Index, SPEI) beschreibt, wie stark die Wasserbilanz im vergangenen Monat oder über längere Zeiträume vom langjährigen Mittel abweicht (Anomalie = Abweichung vom langjährigen Mittel). Negative Werte des SPEI zeigen ein Defizit in der Wasserbilanz gegenüber dem langjährigen Median, positive Werte bedeuten mehr Wasser als im Median. Der SPEI ist als relative Abweichung der Wasserbilanz für den betroffenen Ort und Zeitpunkt definiert, so dass sein Wert direkt anzeigt, wie aussergewöhnlich das aktuelle Defizit (oder Überschuss) für diesen Ort und für diese Jahreszeit ist. Analog zum SPI wird der SPEI über mehrere Zeiträume berechnet. .
In der Grafik wird der Verlauf des SPEI über das vergangene Jahr dargestellt, die Indexwerte sind gemäss folgender Skala eingefärbt:
Evapotranspiration und potenzielle Evapotranspiration
Die Evapotranspiration umfasst die Verdunstung des Wassers über die Blätter von Pflanzen (Transpiration) und die Verdunstung von allen anderen Oberflächen (Evaporation). Die Transpiration hängt vom Zustand und der Aktivität der Pflanzen ab. Sie variiert also jahreszeitlich und hängt von der Dichte des Pflanzenbestandes und der Wasserversorgung der Vegetation ab, da die Pflanzen bei Wasserknappheit über die Spaltöffnungen die Wasserabgabe reduzieren können.
Die potenzielle Evapotranspiration ist die Evapotranspiration einer Referenz-Grasfläche, welche optimal mit Wasser versorgt ist. Da hier die Vegetation exakt definiert ist, hängt die potenzielle Evapotranspiration nur vom Zustand der Atmosphäre ab. Sie ist bestimmt durch die Temperatur, Sonneneinstrahlung, Feuchte und Windgeschwindigkeit.
Bodenwasser-Modell
In diesem einfachen Modell wird der Boden als Eimer behandelt, weshalb dieses einfache Modell auch als Eimermodell bezeichnet wird: Niederschlag füllt den Eimer und die Evapotranspiration entnimmt Wasser. Aus den rein meteorologischen Grössen Niederschlag und potenzielle Evapotranspiration wird nun von Tag zu Tag die Bodenwasserbilanz gebildet. Ist der Eimer voll (der Boden wassergesättigt), gelangt Niederschlag nicht in den Boden, sondern fliesst oberflächlich ab. Ausserdem simuliert das Modell, dass die Vegetation unterhalb einer bestimmten Bodenfeuchte weniger Wasser abgibt als bei optimaler Wasserversorgung. Die tatsächliche Evapotranspiration hängt dann von der Bodenfeuchte ab, sie wird kleiner als die potenzielle Evapotranspiration. Für das Modell wird ein Boden mit mittleren Eigenschaften und Bewuchs mit Gras (dichter Bestand, kurz geschnitten) angenommen, diese bestimmen die Speicherfähigkeit und die Wasserabgabe der Vegetation.
Verschiedene nützliche Indizes können nun mit diesem Modell berechnet werden:
- Bodenfeuchte-Indikator (soil moisture index): Bodenfeuchte dieses Modellbodens in Vol.%
- Bodenwasser-Defizit (soil water deficit): Nötige Niederschlagsmenge in mm um den Boden mit Wasser zu sättigen
- Pflanzenwasserdefizit: Nötige Niederschlagsmenge in mm um die optimale Bodenfeuchte für die Vegetation zu erreichen
- ARID: Indikator, welcher die Abweichung von tatsächlicher zu potenzieller Evapotranspiration misst, also das Wasserdefizit der Vegetation beschreibt. Er ist so definiert, dass er bei optimaler Wasserversorgung Null und bei maximalem Wasserstress den Wert 1 erhält (1 – [tatsächliche Evapotranspiration/potenzielle Evapotranspiration]).
Die Wasserbilanz ist definiert als Differenz von Niederschlagsmenge und potenzieller Evapotranspiration. In diesem Fall ist die Evapotranspiration allein durch meteorologische Grössen bedingt (Temperatur, Feuchte, Wind und Strahlung). Diese Wasserbilanz aus Niederschlag und potenzieller Evapotranspiration wird deshalb auch als meteorologische Wasserbilanz bezeichnet. Die Wasserbilanz wird über einen bis mehrere Monate berechnet. Positive Werte zeigen an, dass über den betrachteten Zeitraum mehr Niederschlag gefallen ist als in die Atmosphäre verdunstet wurde. Es ist eine absolute Grösse, im Gegensatz zum Indikator SPEI (siehe unten), welcher die Wasserbilanz relativ zum jeweiligen Ort und Zeitpunkt beschreibt. In der Grafik für einzelne Stationen sind die Wasserbilanzen des laufenden Jahres bis zum aktuellen Datum dargestellt. Positive und negative Werte sind gemäss folgender Farbskala eingefärbt:
In der Grafik für einzelne Stationen sind die Wasserbilanzen des laufenden Jahres bis zum aktuellen Datum dargestellt. Sie sind im Vergleich zum langjährigen Mittelwert (Referenzperiode 1981-2010) angegeben, trockenere Werte als im Mittel sind braun eingefärbt und feuchtere Bedingungen als im Mittel grün eingefärbt.
Evapotranspiration und potenzielle Evapotranspiration
Die Evapotranspiration umfasst die Verdunstung des Wassers über die Blätter von Pflanzen (Transpiration) und die Verdunstung von allen anderen Oberflächen (Evaporation). Die Transpiration hängt vom Zustand und der Aktivität der Pflanzen ab. Sie variiert also jahreszeitlich und hängt von der Dichte des Pflanzenbestandes und der Wasserversorgung der Vegetation ab, da die Pflanzen bei Wasserknappheit über die Spaltöffnungen die Wasserabgabe reduzieren können.
Die potenzielle Evapotranspiration ist die Evapotranspiration einer Referenz-Grasfläche, welche optimal mit Wasser versorgt ist. Da hier die Vegetation exakt definiert ist, hängt die potenzielle Evapotranspiration nur vom Zustand der Atmosphäre ab. Sie ist bestimmt durch die Temperatur, Sonneneinstrahlung, Feuchte und Windgeschwindigkeit.
Bodenwasser-Modell
In diesem einfachen Modell wird der Boden als Eimer behandelt, weshalb dieses einfache Modell auch als Eimermodell bezeichnet wird: Niederschlag füllt den Eimer und die Evapotranspiration entnimmt Wasser. Aus den rein meteorologischen Grössen Niederschlag und potenzielle Evapotranspiration wird nun von Tag zu Tag die Bodenwasserbilanz gebildet. Ist der Eimer voll (der Boden wassergesättigt), gelangt Niederschlag nicht in den Boden, sondern fliesst oberflächlich ab. Ausserdem simuliert das Modell, dass die Vegetation unterhalb einer bestimmten Bodenfeuchte weniger Wasser abgibt als bei optimaler Wasserversorgung. Die tatsächliche Evapotranspiration hängt dann von der Bodenfeuchte ab, sie wird kleiner als die potenzielle Evapotranspiration. Für das Modell wird ein Boden mit mittleren Eigenschaften und Bewuchs mit Gras (dichter Bestand, kurz geschnitten) angenommen, diese bestimmen die Speicherfähigkeit und die Wasserabgabe der Vegetation.
Verschiedene nützliche Indizes können nun mit diesem Modell berechnet werden:
- Bodenfeuchte-Indikator (soil moisture index): Bodenfeuchte dieses Modellbodens in Vol.%
- Bodenwasser-Defizit (soil water deficit): Nötige Niederschlagsmenge in mm um den Boden mit Wasser zu sättigen
- Pflanzenwasserdefizit: Nötige Niederschlagsmenge in mm um die optimale Bodenfeuchte für die Vegetation zu erreichen
- ARID: Indikator, welcher die Abweichung von tatsächlicher zu potenzieller Evapotranspiration misst, also das Wasserdefizit der Vegetation beschreibt. Er ist so definiert, dass er bei optimaler Wasserversorgung Null und bei maximalem Wasserstress den Wert 1 erhält (1 – [tatsächliche Evapotranspiration/potenzielle Evapotranspiration]).