Das Wetter

Wasserkreislauf

Wasser ist das wichtigste Element auf unserem Planeten. Ohne Wasser – kein Leben. Allerdings ist Wasser auf unserer Erde sehr unterschiedlich verteilt. Dies hängt von den klimatischen Bedingungen ab, bzw. hängen die klimatischen Bedingungen von der Verteilung des Wassers ab.

Die Wassermenge ist auf der ganzen Erde immer dieselbe. Wasser verändert allerdings ständig seinen Standort und seinen Aggregatzustand. Als Veränderung des Standortes ist u.a. das Fließen und Strömen von Flüssen, Meeren, Grundwasser, usw. gemeint.

Unterschiedliche Aggregatzustände des Wassers sind gasförmig (Wasserdampf / Luftfeuchtigkeit), flüssig (Wasser), fest (Eis). Dieses Wasser (alle Aggregatzustände eingeschlossen) befindet sich in einem ständigen Austausch miteinander. Man spricht vom Wasserkreislauf.

Hier ein sehr stark vereinfachtes Beispiel zum Thema „Wasserkreislauf“:

Grundwasser tritt an einer Quelle aus und bildet ein Rinnsal, mehrere Rinnsale vereinigen sich und bilden einen Bach – später, nach mehr Zuflüssen, einen Fluss. Dieser Fluss mündet nach einer langen Strecke ins Meer. Meerwasser wird durch die Sonne erwärmt und verdunstet, wird also gasförmig. Es bilden sich Wolken, die dann über Land wieder abregnen. Das Regenwasser versickert im Boden und fließt dem Grundwasser zu. Das Grundwasser strömt bis zu einer Quelle, an der das Wasser als Rinnsal austritt. Der Prozess beginnt von neuem.

Ein dazugehöriger, durch den Menschen geschaffener Teil-Wasserkreislauf, findet in unserer Wasserver- und entsorgung statt, der auch für das Thema „Hochwasser“ eine wichtige Rolle spielt.

Wasserwerke entnehmen Grundwasser oder Flusswasser (z.B. Uferfiltrat), bereiten dieses auf und geben es in das Trinkwassernetz. Dort wird es durch den Nutzer, also auch durch Sie, entnommen und für alltägliche Haushaltsaktivitäten wie z.B. Duschen, Toilettenspülung, Kochen usw. gebraucht. Das gebrauchte Wasser, unser Abwasser, gelangt über das öffentliche Kanalnetz zur Kläranlage, die i.d.R. immer am untersten Punkt des örtlichen Kanalnetzes in unmittelbarer Nähe zu einem Gewässer liegt. Diese Kläranlage reinigt das Abwasser mittels physikalischer, biologischer und chemischer Prozesse und gibt es dann, soweit möglich, gereinigt an das Gewässer wieder ab. Dort wird das Wasser dann wieder Teil des Wasserkreislaufes wird.

Niederschlag

Niederschlag gibt es in vielen unterschiedlichen Arten. Alle Niederschlagsarten bestehen aus Wasser und werden durch die Umgebungstemperatur maßgeblich beeinflusst (z.B. Schnee, Regen, Hagel). Ihren Ursprung hat jeder Niederschlag in den Wolken. Diese entstehen bei Temperaturen unterhalb des Taupunktes, wenn sich Wassermoleküle und Luftschwebstoffe zu Tropfen vereinen. Der Niederschlag entsteht, wenn diese Tropfen zu schwer werden und in Richtung Erde fallen.

Liegt die Temperatur unterhalb von 0°C, fällt der Niederschlag in Form von Schnee oder Hagel, liegt sie darüber, fällt Regen.

Regen

Es gibt unterschiedliche Arten von Regen. Mal nieselt es den ganzen Tag, mal schauert es kurz sehr stark. Um Regen beschreiben, vergleichen und unterscheiden zu können, gibt es verschiedene Angaben, welche ich Ihnen auf den folgenden Seiten einmal näher bringen möchte.

In Wettervorhersagen werden von den Meteorologen Niederschlagsmengen oder Niederschlagshöhen prognostiziert. So wird häufig, zur Quantifizierung des Regens, von der Niederschlagsmenge oder der Niederschlagshöhe gesprochen. Die Niederschlagsmenge wird mit der Einheit [l/m²], also Liter pro Quadratmeter, beschrieben; die Niederschlagshöhe mit der Einheit [mm], also Millimeter. Der absolute Wert ist derselbe, da 1 l/m² = 1 mm ist.

Zur Veranschaulichung stellen Sie sich eine ein Quadratmeter große geschlossene Fläche vor. Werden nun 10 l (das Volumen eines durchschnittlichen Haushaltseimers) auf die Fläche geschüttet, ergibt sich ein Wasserstand von exakt 10 mm.

Nun ist aber nicht nur die absolute Niederschlagsmenge, bzw. -höhe eines Regenereignisses ausschlaggebend, sondern auch die Zeitspanne, also die Dauer, in welcher der Regen fällt. Die Dauer wird entweder in Minuten oder in Stunden angegeben.

Mit den Werten der Niederschlagshöhe und der Dauer ergibt sich der Wert der Intensität mit der Einheit [mm/min] oder [mm/h]. Es ist natürlich ein großer Unterschied, ob 20 mm Regen innerhalb von 20 Minuten oder von einer Stunde gefallen sind. Sind die 20 mm innerhalb von 20 Minuten gefallen, folgt daraus eine Niederschlagsintensität von = 1 mm/min.

Fällt der Niederschlag von 20 mm innerhalb einer Stunde, folgt daraus eine Niederschlagsintensität von = 0,33 mm/min. Eine Niederschlagshöhe, bzw. Niederschlagsmenge hat bei unterschiedlicher Dauer also unterschiedliche Intensitäten. Je länger die Dauer, desto geringer die Intensität. Also hat der tagelange Nieselregen eine geringere Intensität, als der kurze Schauer bei gleicher Niederschlagsmenge.

Extrem hohe Intensitäten werden auch Starkregenereignisse oder Sturzfluten genannt und führen häufig zu einer überlasteten Kanalisation, zu Erdrutschen oder Hochwasser in kleineren Gewässern. Lang anhaltende Niederschläge (über Tage hinweg) führen eher zu Hochwasser, die in größeren Fließgewässern gefährlich werden können.

Um dann auch noch eine Aussage über die Häufigkeit der Regenereignisse treffen zu können, gibt es, je nach Gebiet, unterschiedliche statistische Auswertungen. Die Häufigkeit wird in [1/a] angegeben, also ein Ereignis in x Jahren. So werden übrigens auch Hochwasserereignisse statistisch benannt. Diese Art der Angabe führt dann zu Aussagen wie „20-jährliches Regenereignis“ oder „100-jährliches Hochwasser“. Also ein Regenereignis, welches statistisch gesehen einmal in 20 Jahren vorkommt, bzw. ein Hochwasser welches einmal in 100 Jahren vorkommt. Wie beschrieben, die Angabe der Häufigkeit bezieht sich nur auf die mathematisch ausgewertete Statistik, die sich auf Aufzeichnungen der Vergangenheit bezieht. So können auch zwei 20-jährliche Regenereignisse kurz hintereinander auftreten, da sich die Statistik nur Werten aus der Vergangenheit bedient und daraus allenfalls Trends ableiten kann.

Die Häufigkeit nimmt aber mit zunehmender Intensität des jeweiligen Ereignisses ab. Der heftige Starkregen mit viel Niederschlag innerhalb kürzester Zeit tritt seltener auf, als der „normale“ Regen mit einer geringen Intensität.

Niederschlag ist in Deutschland (und überall auf der Erde) regional stark unterschiedlich verteilt. So liegen die durchschnittlichen Niederschlagshöhen im Münchener Raum bei rund 1.000 mm pro Jahr, in Magdeburg nur bei rund 450 mm. Die jährliche Niederschlagshöhe variiert in den einzelnen Regionen von Jahr zu Jahr (trockene Jahre oder nasse Jahre) und auch unterscheiden sich die aufgezeichneten Mengen der Monate teilweise stark untereinander.

Zur Veranschaulichung habe ich Ihnen hier die Aufzeichnungen der Niederschlagsmengen in [l/m²] für Köln/Bonn und Konstanz am Bodensee mit der Angabe der Abweichung zum statistischen Mittelwert der Jahre 1981-2010 aufgeführt . Die Werte geben Niederschlag aus Regen und aus Schnee gleichermaßen wieder.