4.4 Ermittlung des Gebietsniederschlags

Niederschlag wird nahezu weltweit mit einem Netz von Messstationen erfaßt. Es handelt sich dabei um punktuelle Messungen (Punkt- bzw. Stationsniederschlag). Die Dichte des Niederschlagsmessnetzes orientiert sich idealerweise an der räumlichen Variabilität des Niederschlages (engmaschiger in bergigen Regionen).

Zur Bestimmung der Einnahmeseite bei der Aufstellung von Wasserbilanzen muss der Punktniederschlag auf die Fläche übertragen werden: aus den Stationsniederschlägen wird der Gebietsniederschlag berechnet. Dies ist nötig beispielsweise bei bilanzgestützten Untersuchungen und Simulationen im regionalen oder gar globalen Maßstab.

Die Interpolation erfolgt heute in der Regel automatisiert unter Nutzung der elektronischen Datenverarbeitung (Geostatistik, geographische Informationssysteme GIS). Dabei muss der Messfehler der Stationsniederschläge beachtet und ggf. vor der Interpolation korrigiert werden (Baumgartner & Liebscher 1996).

Einige Verfahren zur Bestimmung des Gebietsniederschlages:

4.4.1 Isohyetenmethode

Diese Methode eignet sich vor allem für orographische Niederschläge im Gebirge. Das Niederschlagsgebiet mit der Fläche AE0 wird durch Isohyeten Ii (Linien gleicher Niederschlagshöhe) in Teilflächen Fi eingeteilt, deren mittlere Niederschlagshöhe sich folgendermaßen berechnet:

h Ni F i = I i + I i 0 + 1 2

Die Niederschlagsanteile der Teilflächen werden zur Ermittlung des Gebietsniederschlages gewichtet und aufsummiert:

h NG = i = 1 n F i A E 0 · h Ni

4.4.2 Thiessen-Polygonmethode

Jeder Messstelle wird eine Fläche zugeordnet, die durch das Polygon (Vieleck) aus den Mittelsenkrechten auf die Verbindungsstrecken zu den benachbarten Stationen gebildet wird. Dadurch wird jeder Punkt im Gebiet der nächstgelegenen benachbarten Station zugewiesen, weshalb das Verfahren auch als "Nächster-Nachbar-Interpolation" bezeichnet wird. Die Methode ignoriert Höheneinflüsse, wird im Flachland aber sehr häufig angewandt.

Isohyeten zeichnen
Polygone zeichnen
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Abb. 4.6: Isohyeten und Polygonflächen für ein Einzugsgebiet (nach Maniak 1997, verändert)

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4.4.3 Geostatistische Verfahren

Kriging ist ein statistisches Verfahren, das mit Hilfe von Variogrammen die Stationsgewichte so optimiert, dass die Fehlervarianz ein Minimum erreicht. Dieses Verfahren wird bei einer großen Anzahl von Messpunkten angewandt. Die Auswertung erfolgt mit EDV (z.B. Programm "Surfer").

Weitere Verfahren zur Bestimmung des Gebietsniederschlages sind Arithmetische Mittelung, Dreieck-Methode, Rasterpunkt-Methode, Zwei-Achsen-Methode und mathematische Verfahren (z.B. multiple Regression).(Giesecke et al. 1983, Maniak 1997).