Wiederkehrwerte als Karten
MeteoSchweiz hat kürzlich neue, umfassende Klimagrundlagen zu Starkniederschlägen veröffentlicht. Darin werden Wiederkehrwerte auf einem 1-km-Raster in Karten dargestellt, flächendeckend über der Schweiz und dem grenznahen Ausland. Die Karten sind auf der Daten- und Analyseplattform des Hydrologischen Atlas der Schweiz (Karte B04) verfügbar und können dort interaktiv erkundet werden (Abb. 1, siehe auch Begleittext zur Karte B04, Fukutome et al. 2026). Die Resultate können als Bilder und auch als Datensatz auch auf der Webseite von MeteoSchweiz heruntergeladen werden, inklusive den Angaben zur Unsicherheit der Wiederkehrwerte. Berechnet wurden die Karten für zehn verschiedene Niederschlagsdauern, von 2 Minuten bis 72 Stunden. Sie beschreiben also die Verhältnisse für ganz unterschiedliche Ereignisarten, von Einzelzellen bis zu synoptischen Dauerregen. Die Wiederkehrwerte sind für neun verschiedene Wiederkehrperioden von T=2 Jahre bis T=300 Jahre dargestellt. Die Karten informieren also über die Intensität von moderat seltenen bis zu extrem seltenen Ereignissen.
Herausforderungen und Methodik
Aussagen zur Intensität von extrem seltenen Starkniederschlägen sind offensichtlich ein ziemliches Wagnis. Verlässliche Messungen des Niederschlags in hoher Zeitauflösung reichen bis maximal 1980 zurück, nur 45 Jahre. Man muss deshalb davon ausgehen, dass ein Niederschlagsereignis mit einer Wiederkehrperiode von 100 Jahren oder mehr, an weniger als der Hälfte der Stationen überhaupt erst aufgetreten und damit gemessen wurde. Kommt dazu, dass im Gebirgsland Schweiz die Niederschlagsverhältnisse schon über relativ kurze Distanzen stark ändern und damit die Messungen an einem Ort nur beschränkt repräsentativ sind für das Klima in der weiteren Umgebung. Schliesslich beträgt die maximale Zeitauflösung bei langen Messreihen lediglich 10 Minuten. Über 2- oder 5-Minuten Starkniederschläge liegen also keine Langzeitdaten vor. Alle diese Herausforderungen verlangen nach einer Analyse-Methode, welche die Daten des gesamten Messnetzes geschickt kombiniert, resp. integriert.
Für die neuen Wiederkehrwert-Karten der MeteoSchweiz wurde eine Methode der räumlichen Extremwertstatistik entwickelt [Frei & Fukutome 2026]. Dabei wird eine geeignete Häufigkeitsverteilung geschätzt. Die geographischen Unterschiede der Verteilung werden ermittelt, indem die Verteilungsparameter zu bekannten räumlichen Mustern in Beziehung gesetzt werden (z.B. Meereshöhe, mittlerer Niederschlag, Klimaregionen). Die Schätzung erfolgt in einem Guss aus den Daten des gesamten Messnetzes, womit die Resultate an jedem Punkt von Beobachtungen an vielen Messtationen informiert sind. Für die 2-Minuten und die 5-Minuten Niederschläge werden die Häufigkeitsverteilungen aus denjenigen für die kurzen, aber beobachteten Niederschlagsdauern (20- bis 10 Minuten) abgeleitet [Methodenbericht].
Schätzungen zu seltenen Ereignissen sind naturgemäss sehr unsicher. Mit der verwendeten Methode ist es möglich die Unsicherheit der Wiederkehrwerte zu quantifizieren. Diese Information ist in den Visualisierungsplattformen als 95% Konfidenz-Intervall für jeden Kartenpunkt mit dargestellt (siehe Beispiel in Titelbild). Es zeigt sich, dass bei grossen Wiederkehrperioden (T ≥ 50 Jahre) sowie in Gebieten, die weit entfernt sind von Messstationen, die Unsicherheiten sehr gross sind. Zum Teil liegen die Grenzen des Konfidenzintervalls mehr als 25% neben dem geschätzten Wiederkehrwert (siehe Beispiel in Abb. 1). Für Anwender der neuen Klimagrundlagen kann es deshalb relevant sein, die Unsicherheit eines Wiederkehrwertes bei der Abschätzung möglicher Auswirkungen mit zu berücksichtigen.