Niederschlagsmessungen und -vorhersagen stellen die wesentlichen Eingangsdaten für die Kanalnetz- und Kläranlagensimulation sowie die Überflutungsprognose im Digitalen Zwilling dar. Dabei spielt die Echtzeitbereitstellung der Daten in einer hohen Qualität eine wichtige Rolle. Die hier vorgestellten Niederschlagsprodukte beinhalten aggregierte Niederschläge, Zeitreihen für Teileinzugsgebiete und Starkregenindex-Karten.
Die erzeugten Niederschlagsprodukte basieren auf Wetterradar-Messungen und Stationsmessungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) und werden in mehreren Schritten unter Nutzung der Software SCOUT (HYDRO&METEO, 2009) aufbereitet. Das verwendete Radarprodukt für die Region Hannover ist der SWEEP Niederschlags-Scan des DWD-Radars Hannover (Daten verfügbar auf DWD Open Data), mit einer Auflösung von 250 m x 1° und einem Zeitschritt von 5 Minuten.
Im ersten Schritt werden Korrekturen durchgeführt, um Störungen wie Clutter und Strahlabschattung zu entfernen und es wird eine Advektionskorrektur vorgenommen (JASPER-TÖNNIES & JESSEN, 2014). Anschließend erfolgt eine flächengewichtete Umrechnung auf ein kartesisches 500 m x 500 m Raster. Schließlich werden die von Radar gemessenen Reflektivitäten per Z-R-Beziehung in Niederschlagsintensitäten umgerechnet.
Für die Aneichung kommen Stationsdaten von Regenschreibern des DWD und der Stadtentwässerung Hannover (SEH) zum Einsatz. Niederschlagswerte der zurückliegenden 3 Stunden gehen in die Aneichung ein und werden für die Berechnung eines Faktorfeldes genutzt, das auf das aktuelle Radarmessbild angewandt wird. Um die Bewegung des Niederschlagsfelds bis zum aktuellen Zeitschritt zu berücksichtigen, wurde eine Advektionsberechnung der Aneichfelder implementiert, unter Nutzung von Methoden, die auch beim Nowcasting zur Anwendung kommen. Ergänzend erfolgt eine automatische Regenschreiberprüfung auf Basis von Radar- und Regenschreiberdaten.
Die aufbereiteten Niederschläge gehen in das Nowcast-Verfahren und in die Erzeugung von Niederschlagsprognosen per Blending von Nowcasts und numerischen Wettervorhersagen ein. Nowcasts werden als Ensemble mit 10 Realisierungen über einen Vorhersagezeitraum von 2 Stunden gerechnet. Die mit dem Vorhersagemodell ICON-D2 / ICON-D2-EPS (DWD) kombinierten Vorhersagen decken einen Vorhersagezeitraum von 48 Stunden ab.
Zur genaueren Berechnung von Vorhersagen und Vorhersagesummen wurde der Vorhersagezeitschritt von 5 Minuten auf 1 Minute verkürzt. Dadurch werden insbesondere bei hohen Windgeschwindigkeiten realistischere Extremwerte und Niederschlagsverteilungen erzielt. Niederschläge werden über verschiedene Dauerstufen von 15 Minuten bis 24 Stunden aggregiert und durch Vergleich mit KOSTRA (KOSTRA-DWD-2020) automatisiert in Hinblick auf Wiederkehrzeit und Starkregenindex ausgewertet.
Folgende Datenprodukte werden erstellt und 5-minütig aktualisiert:
1. „Quasi“-angeeichte Radarmessung: Niederschlagsintensität und aggregierte Niederschläge über verschiedene Dauerstufen sowie maximaler Starkregenindex (SRI) über die letzten 24 Stunden.
2. Ensemble-Nowcasts über 2 Stunden: Vorhersagesummen, Niederschlagsintensität und Zeitreihen als Ensemble mit 10 Realisierungen. Vorhergesagter maximaler Starkregenindex (SRI).
3. Kombinierte Vorhersagen (Blending aus Nowcast und numerischer Wettervorhersage) über 48 Stunden: Vorhersagesummen und Zeitreihen als Ensemble mit 10 Realisierungen.
4. Zeitreihen für 83 Kanal-Teileinzugsgebiete, als kontinuierliche Zeitreihen bestehend aus Radarmessungen und Ensemble-Nowcasts.
