Wie verändern sich schwere Gewitter in einer wärmeren Welt? Das ist die Kernfrage des PhD-Projektes, das im Rahmen des Themenkomplexes "Gekoppelte und extreme Risiken durch Wetterereignisse" Teil des Kollegs der Stiftung Umwelt und Schadenvorsorge der SV SparkassenVersicherung ist. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Untersuchung der Auswirkungen des Klimawandels auf die Begleiterscheinungen von Gewittern. Dazu zählen unter anderem Hagel, Starkregen und schwere Windböen.

In einem ersten Schritt, werden bereits verfügbare, sogenannte "nudged" Storyline-Simulationen für den Zeitraum ab 2018 analysiert. Bei dieser Simulationsmethode wird die in einem gewissen Zeitraum beobachtete großskalige atmosphärische Zirkulation in der oberen Troposphäre in ein globales Klimamodell eingebettet. Das großskalige Wettergeschehen wird dabei realistisch wiedergegeben, während sich kleinskalige dynamische Prozesse frei entwickeln können. So kann untersucht werden, wie sich der Wetterverlauf eines bestimmten Zeitraumes unter verschiedenen globalen Erwärmungsszenarien verhält. Dies ermöglicht es Aussagen darüber zu treffen, wie sich bestimmte Umgebungsbedingungen und Wetterlagen, die mit Konvektion im Zusammenhang stehen, im Zuge des Klimawandels verändern könnten. Darüber hinaus ermöglichen die Storyline-Simulationen die genauere Untersuchung einzelner Episoden mit besonders intensiver Gewitteraktivität und schweren Begleiterscheinungen.

In der zweiten Projektphase werden ausgewählte schwere Gewitterereignisse untersucht. Extreme Gewitter- und Hagelereignisse verursachen immer wieder große Schäden, wobei oftmals nur wenige Ereignisse für einen Großteil der Schäden verantwortlich sind. Die Untersuchung solcher Extreme und ihrer Veränderungen mit dem Klimawandel ist daher von besonderem Interesse. Dafür wird in diesem Projekt der sogenannte Pseudo-Global Warming (PGW) Ansatz verwendet. Dabei werden einzelne historische Extremereignisse gezielt mit Simulationen reproduziert. Anschließend werden die Simulationen unter veränderten Umgebungsbedingungen (wie Temperatur-, Feuchte- und Windprofile) wiederholt, wobei diese Änderungen die zu erwartenden Veränderungen durch den Klimawandel widerspiegeln. Dadurch lassen sich Aussagen darüber treffen, wie sich ein vergleichbares Ereignis in einem zukünftigen Klima entwickeln könnte. Ziel ist es für die PGW Simulationen eine sehr hohe Auflösung zu verwenden (<3 km horizontale Gitterweite), sodass konvektive Prozesse explizit aufgelöst werden können und dabei Verfahren zur Modellierung der Wolkenmikrophysik (z.B. Zwei-Momenten-Schema) zu nutzen.