Hitzewellen

Bei der Definition der Hitzewellen (HW) wird ein Perzentile-basierter Index verwendet der die Tagesmaximums-Temperaturen nutzt um die Hitzewellen-Tage zu ermitteln (siehe Abbildung 1). Die zeitlichen und räumlichen Eigenschaften der Hitzewellen werden charakterisiert bezüglich ihrer Dauer, Ausdehnung und Intensität. Es wurde eine große Jahr-zu-Jahr Variabilität der räumlichen Verteilung von Hitzewellen gefunden. Dabei traten oft zusammenhängende Muster über große Regionen auf, was auf einen Zusammenhang mit größeren Anomalien der Strömungsmuster (CA) hindeutet. Abbildung 1 (rechts) zeigt die Korrelation von 4-jährigen Mitteln der HW-Tage zwischen den rekalibrierten regionalen b1 Hindcasts (Vorhersagejahre 2-5) und den E-OBS Beobachtungen dar. Besonders für Zentral- und Süd-Europa werden hohe Korrelationen zwischen den Hindcasts und den Beobachtungen gefunden.

Um den Zusammenhang zwischen dem Hitzewellen Index und den CAs zu untersuchen wurden diese mit den Monatswerten der Telekonnektions-Muster korreliert. Die Telekonnektionen wurden nach Barnston uns Livezey (1987) definiert und umfassen unter anderem die Nord-Atlantische Oszillation (NAO), die „Pacific Transition (PT)“, das „East Atlantic (EA)“, das Polar (POL) oder das „Scandinavian Pattern (SCAND)“ für Europe und verschiedene „PRUDENCE Regionen“ (Abbildung 2; vgl. Abb. 1 Work Package C3-WP3 für die Lage der PRUDENCE Regionen).

Die CA Indizes wurden in positive und negative Phase unterteilt. Die Korrelation mit dem HW-Index erreicht r ≤ ±0.5 in einigen Regionen: Dabei traten große Variationen zwischen den Regionen und den Index-Phasen auf. Teilweise waren die Ergebnisse nicht symmetrisch zwischen positiver und negativer Phase. Es wurden also nur für bestimmte Telekonnektions-Muster eindeutige Beziehungen zum Hitzewellen-Index gefunden

Starkniederschläge

In diesem Abschnitt werden Starkniederschlags-Ereignisse als Beispiel für Klimaanomalien diskutiert, inklusive der Relation zu den Telekonnektions-Indizes und der Vorhersagbarkeit solcher Ereignisse.

Im ersten Schritt analysierten wir wie das b1 hindcast Ensemble die verschiedenen Telekonnektions-Muster wiedergibt. Mit dem Blick auf Europe, wurden die Nord-Atlantische Oszillation (NAO), das “East Atlantic (EA)”, das “East Atlantic/Western Russia (EAWR)” und das „Scandinavian Pattern (SCAND)“ (definiert nach Barnston and Livezey, 1987) ausgewählt. Die b1 Hindcasts zeigen in den ersten Vorhersagejahren eine positive Vorhersagegüte in Bezug auf zeitliche Korrelation, den Mean Square Error Skill Score und weitere probabilistische Metriken.

Der Vergleich dieses Index mit den gewählten Telekonnektions-Mustern zeigt einen deutlichen Zusammenhang zwischen den Mustern und winterlichen Starkregenereignissen, welcher zwischen den Flusseinzugsgebieten von West nach Ost variiert (s. Abbildung 4).

Der Index ist für die westlich gelegenen Flüsse positiv korreliert mit den drei Atlantischen Mustern (EA, EAWR, NAO), aber anti-korreliert für die östlich gelegenen Gebiete. Für das „Scandinavian Pattern“, welches im Prinzip eine südwärts verschobene NAO darstellt, ist das Vorzeichen umgekehrt und wechselt ebenfalls von Ost nach West. Daraus kann man schließen, dass die Wahrscheinlichkeit von Starkniederschlägen sich in den westlichen Einzugsgebieten bei einer positiven Phase der Atlantischen Pattern erhöht und bei den östlichen bei positiver Phase des „Scandinavian Pattern“. Für die in der Mitte liegende Oder wurde kein eindeutiges Signal gefunden.

Die Langzeit-Variabilität von Niederschlags-Extremen und ihr Bezug zur Atlantischen Multi-dekadischen Oszillation (AMO) wurde mit Hilfe der „Centennial“ Downscaling Experimente aus dem Work Package C2-WP3 analysiert, die den gesamten Zeitraum seit 1900 abdecken. Verschiedene Indizes deuten auf eine höhere Niederschlagsintensität in den positiven Phasen der AMO hin. Diese Ergebnisse werden noch einer genauen Evaluierung unterzogen, da für die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts zu wenige belastbare Beobachtungen vorliegen.

Weiterhin wurden die hohen Perzentile des 7-tägigen Niederschlags aus den regionalen baseline1 hindcasts nach einer Rekalibrierung (nach der Methode von Pasternack et al (2017) aus MiKlip Modul E RECALIBRATION) analysiert. Es finden sich große Regionen mit positiver Vorhersagegüte in Europa für die frühen Vorhersagejahre (s. Abbildung 5).

Insgesamt zeigt sich, dass die Telekonnektions-Muster einen Indikator für Starkniederschläge mit Flut-Potential liefern. Außerdem gibt es eine Vorhersagegüte für solche Starkniederschlage in den regionalen MiKlip Hindcasts für kurze Vorhersagezeiträume.

Wind storms

Wind storms and phases with increased storm activity for several European regions (PRUDENCE) are analysed using a meteorological storm severity index (MI). This index depends on the exceedance of the 98^th percentile of daily maximum surface wind speeds and the affected area. Within this work package, we focus on the number of MI days per extended winter season (ONDJFM) and its correlation with different teleconnection patterns. For CCLM-ERA, results show that the MI (and therefore the storm activity over Europe) is related to the occurrence of certain teleconnection patterns (Fig. 6).