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«Diplomarbeit Reliefbestimmte Analyse der Niederschlagsdynamik im Monsungebiet von Nepal, Himalaya vorgelegt von Andreas Kochanowski Matrikelnummer: ...»

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Die Messstationen in Profil A sind annährend gleichmäßig über alle Höhenklassen verteilt. In Profil B ist die Höhenklasse 4 mit neun Niederschlagsstationen am stärksten repräsentiert. Profil C weist dagegen überhaupt keine Station oberhalb von 2500 m a.s.l. auf. Die zahlenmäßig am stärksten repräsentierte Höhenklasse in diesem Profil ist die Klasse 3. Mit Ausnahme einer einzelnen Messstation oberhalb von 2500 m a.s.l. befinden sich in Profil D alle Niederschlagsstationen in den beiden unteren Höhenklassen.

Für die bessere Einordnung der einzelnen Niederschlagsmessstationen existiert ein Klassifizierungsschlüssel was am Beispiel von Station 0410A1 erläutert wird.

Die vier Ziffern links des Buchstaben symbolisieren die ID der Messstation, der Buchstabe selbst gibt das Profil an, in welchem sich die Station befindet und die Ziffer rechts des Buchstaben repräsentiert die Höhenklasse. Entsprechend des Klassifizierungsschlüssels befindet sich die Niederschlagsmessstation mit der ID 0410 im Profil A (Westnepal) und in Höhenklasse 1 (0 – 500 m a.s.l.).

6 Ergebnisse 59 _______________________________________________________________

6 Ergebnisse

In dem folgenden Kapitel werden vor dem Hintergrund der Zielstellung die Ergebnisse der Auswertung der Datengrundlage präsentiert. Die Resultate der Analysen werden in den einzelnen Profilen erörtert. Für jedes Profil erfolgt eine Charakterisierung, gefolgt von den Ergebnissen der zeitlichen und räumlichen Dimension der Niederschlagsdynamik. Die Analyse der Niederschlagsstationen hinsichtlich eines Niederschlagtrends erfolgt höhenklassenabhängig und ist Bestandteil der zeitlichen Niederschlagsdynamik. Der Zusammenhang zwischen dem Niederschlag und der Geländehöhe ist Teil der räumlichen Dynamik. Am Ende des Kapitels schließt sich ein Vergleich zwischen den Profilen in Ost- und Westnepal an. Folgend werden Ergebnisse der gemittelten Betrachtung aller 58 Station präsentiert, um für den späteren Vergleich Referenzwerte zu besitzen.

6.1 zeitliche Dynamik der Niederschläge

Die zeitliche Dimension der Niederschlagsdynamik umfasst die innerjährlichen Niederschlagsschwankungen. Dafür werden neben den Monaten auch die einzelnen Saisons betrachtet. Die zwischenjährlichen Niederschlagsschwankungen werden hinsichtlich eines Niederschlagstrends geprüft.

6.1.1 innerjährliche Niederschlagsdynamik

Die Dynamik des Niederschlags innerhalb eines Jahr unterliegt der Monsunzirkulation. Das Niederschlagsmaximum wird durch die Sommermonsunniederschläge erzeugt. Der Monat mit den größten Niederschlagssummen ist der Monat Juli (siehe Abbildung 19). Im Monat November fallen die geringsten Niederschläge. In der folgenden Abbildung 19 ist aus den 58 Niederschlagsstationen der mittlere Jahresgang des Niederschlags visualisiert.

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Abbildung 19. Mittlerer Jahresgang des Niederschlags. Gemittelte Werte aus 58 Niederschlagsstationen. (Quelle: eigene Darstellung).1 Die mittlere Jahresniederschlagssumme aller Stationen beträgt 1556 mm. In der folgenden Tabelle sind einzelne statistische Kennwerte für die mittlere Niederschlagsjahressumme angegeben.

Tabelle 5. Statistische Kennwerte der mittleren Niederschlagsjahressumme der 58 Stationen.

(Quelle: eigene Darstellung).2

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Der geringste Niederschlag mit 185 mm im Jahresmittel wird an der Station 0612B4 gemessen. Die größte mittlere Jahresniederschlagssumme mit 3935 mm wird an der Station 1301D2 registriert.

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Abbildung 20 gibt einen Überblick über die Datengrundlage und verdeutlicht die Verteilung der mittleren Jahressummen des Niederschlags bezüglich des Mittelwerts und der einfachen Standardabweichung. In dieser Abbildung sind von allen Stationen die mittlere Niederschlagsjahressumme als Balken visualisiert. Die grüne Linie symbolisiert den Mittelwert (1556 mm). Die roten gestrichelten Linien verdeutlichen die einfache Standardabweichung. Es befinden sich 17 Stationen außerhalb der einfachen Standardabweichung. Neun Stationen besitzen eine mittlere Niederschlagsjahressumme die kleiner als 778 mm ist und an acht Stationen werden mittlere Niederschlagsjahressummen registriert, die größer 2334 mm sind.

Abbildung 20. Mittlere Jahressummen der Stationen. (grüne Linie = Mittelwert, rote Line = Standardabweichung).

In Abbildung 21 ist der Sachverhalt aus Abbildung 20 mit räumlichem Bezug bzw. für die einzelnen Profile im Untersuchungsgebiet dargstellt. Die einzelnen Niederschlagsstationen werden durch Kreise symbolisiert. Die Farbe und die Größe der Kreise geben Auskunft über die durchschnittlich registrierte Niederschlagsmenge an der Messstation. Je größer der Kreis umso größer ist auch die Niederschlagsjahressumme der Station. Grüne Kreise symbolisieren Niederschlagsjahressummen, die sich innerhalb der Standardabweichung (778 – 2334 mm) befinden. Rote und gelbe Kreise versinnbildlichen Stationen mit Niederschlagsjahressummen kleiner 778 mm. Stationen mit Niederschlagsjahressummen größer 2334 mm werden durch violette Kreise verdeutlicht.

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Abbildung 21. Verteilung der Stationen und ihrer mittleren Niederschlagsjahressummen.

Um zu klären, welche mittleren Jahresniederschlagssummen am häufigsten im Untersuchungsgebiet auftreten, dient Abbildung 22. Am häufigsten sind mittlere Niederschlagsjahressummen zwischen 1500 und 2250 mm. An 10 Stationen werden Jahressummen mit bis zu 1750 mm Niederschlag gemessen, gefolgt von neun Stationen mit maximal 1500 mm und acht Stationen mit maximal 2250 mm Niederschlag im Jahr.

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Abbildung 22. Häufigkeitsverteilung des mittleren Jahresniederschlages.

Die folgende Abbildung 23 ist ein Boxplot der Niederschlagsmonatssummen, der einzelnen Monate. In einem Boxplot werden der Median, das untere und obere Quartil, die Minimal- und Maximalwerte und gegebenenfalls „Ausreißer“ visualisiert (CRAWLEY 2005:54). Am Beispiel vom Monat August beträgt der Minimalwert 36 mm, die untere Quartilsgrenze (Beginn der Box) befindet sich bei 229 mm, der Median (dicker schwarzer Balken) ist 361 mm, die obere Quartilsgrenze (Ende der Box) liegt bei 465 mm und der Maximalwert beträgt 766 mm.

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Abbildung 23. Boxplot der Monatssummen.

Aus Abbildung 23 wird ersichtlich, dass mit zunehmenden Niederschlägen auch die Spanne zwischen Minimal- und Maximalwert zunimmt. Tabelle 6 fasst die wichtigsten Kennwerte der einzelnen mittleren Monatssummen zusammen.

Tabelle 6. Mittlere Niederschlagsmonatssummen der 58 Stationen.

(MW = Mittelwert in mm, % JS = prozentualer Anteil der Monatssumme an der Jahressumme, MIN = Minimalwert in mm, MAX = Maximalwert in mm, STA = Standardabweichung in mm, STA% = Standardabweichung in % von der mittleren Monatssumme).

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Vom Monat Dezember mit einem mittleren monatlichen Niederschlag von 14 mm nehmen die Niederschläge bis zum Monat Juli, mit einem mittleren Niederschlag von 394 mm, zu. Innerhalb von vier Monaten nehmen die Niederschläge vom regenreichsten Monat Juli bis zum niederschlagärmsten Monat November (12 mm) ab. Die Niederschläge im Juli haben einen Anteil von 25,3% am 6 Ergebnisse 65 _______________________________________________________________

Jahresgesamtniederschlag. Fast die Hälfte des Jahresniederschlags fällt in den Monaten Juli und August (47,8%).

Die Standardabweichung schwankt zwischen 48,5% im Monat Dezember und 74,1% im Monat November. Die Variabilität der Niederschläge innerhalb eines Jahres ist stark ausgeprägt. Im Monat Juli fällt fast das Dreiunddreißigfache an Niederschlag im Vergleich zum Monat November.

Aus Tabelle 6 wird deutlich, dass die größten Niederschlagsmengen pro Monat ( 200 mm) in der Monsunsaison von Juni bis September fallen. Die Niederschlagssumme von 1208 mm in der Monsunsaison hat einen Anteil von 77,7% an der Niederschlagsjahressumme von 1556 mm. Tabelle 7 gibt einen Überblick über die saisonalen Unterschiede in der Niederschlagsverteilung, den Anteil in Prozent der jeweiligen Saison an der Niederschlagsjahressumme und der Standardabweichung der Niederschläge in der Saison.

Tabelle 7. Saisonale Unterschiede in der Niederschlagsverteilung.

(Vormonsun: MärzMai, Monsun: Juni-September, Nachmonsun: Oktober-November, Winter: DezemberFebruar, Trockenzeit: Oktober-Mai, STA = Standardabweichung, STA % = Standardabweichung in % von der mittleren Saisonsumme).

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Den geringsten Anteil an der Jahresniederschlagssumme haben die Winterniederschläge mit einem Anteil von 4%. In den drei Monaten der Vormonsunsaison wird im Vergleich zu den drei Monaten der Wintersaison mehr als dreimal soviel Niederschlag registriert. Die Nachmonsunsaison beinhaltet den trockensten Monat und umfasst insgesamt nur zwei Monate. Dennoch wird in diesem Zeitraum mehr Niederschlag gemessen als in den drei Folgemonaten der Wintersaison. Obwohl die Monsunsaison nur ein viertel Jahr dauert, wird in diesem Zeitraum fast dreieinhalb Mal so viel Niederschlag registriert wie in der Trockenzeit bzw. im restlichen Jahr. Die Standardabweichung nimmt mit der Niederschlagsmenge zu.

6.1.2 Langzeitniederschlagsdynamik

In den Messzeitreihen der Niederschlagsstationen existiert eine hohe Variabilität der Jahressummen zwischen den einzelnen Jahren. An den Stationen 0608B2, 0610B2, 0806B1 und 0624B3 ist die maximale Differenz zwischen dem Mittelwert und dem gemessenen Maximalwert der Jahressummen größer als der Mittelwert selbst. Prozentual weichen die Extremwerte an diesen Stationen über 6 Ergebnisse 66 _______________________________________________________________

100% vom Mittelwert ab. Das heißt, dass die maximale Niederschlagsjahressumme in der Zeitreihe doppelt so groß ist wie das langjährige Mittel der Jahressumme an der Station. Station 0624B3 umfasst einen Messzeitraum von 13 Jahren, was als nicht repräsentativ eingestuft wird. Eine Mindestlänge von 26 Jahren weisen die Zeitreihen der drei restlichen Messstationen auf. Die Station 0608B2 mit einem mittleren Jahresniederschlag von 333 mm und einem Messzeitraum von 33 Jahren besitzt die höchste zwischenjährliche Variabilität. Die maximal gemessene Niederschlagsjahressumme beträgt 908 mm. Die Differenz zum Mittelwert beträgt 575 mm und weicht 172,58% vom Mittelwert ab. An dieser Station wurde im niederschlagreichsten Jahr 1978 2,7-mal so viel Niederschlag registriert wie in einem durchschnittlichen Jahr.

An den Stationen 0304A3, 0410A1, 0612B4, 1001C3 und 1301D2 wurde im regenärmsten Jahr weniger als ein Drittel des durchschnittlichen Jahresmittels gemessen. Die Stationen weisen eine Mindestlänge von 28 Messjahren auf. Die größte Abweichung des Minimalwertes der Zeitreihe von der mittleren Jahressumme besitzt die Station 0612B4. Im Durchschnitt von 31 Jahren fallen an dieser Station jährlich 185 mm Niederschlag. Im Jahr 1998 wurden lediglich 49 mm Niederschlag gemessen, dass entspricht 26,3% der mittleren Jahressumme dieser Station.

Durchschnittlich beträgt die Differenz zwischen dem Mittelwert und dem Extremwert 58,34% in den Messzeitreihen der 58 Stationen. Das bedeutet, dass der Extremwert in einer Messzeitreihe im Durchschnitt mehr als doppelt so groß ist wie die mittlere Jahressumme einer Messzeitreihe bzw. weniger als die Hälfte der mittleren Jahressumme einer Messzeitreihe beträgt.

Die Standardabweichung in den Zeitreihen der 58 Messstationen schwankt zwischen 12,7% an Station 1043C3 und 44,07% an der Station 0610B2. Im Mittel beträgt die Standardabweichung der Jahressummen aller Zeitreihen 324 mm bzw.

22,68%. Die größte Niederschlagsjahressumme mit 6347 mm wurde im Jahr 1960 an der Station 1301D2 (Stationsmittel 3935 mm) gemessen. An der Station 0612B4 (Stationsmittel 185 mm) ist die kleinste Niederschlagsjahressumme im Untersuchungsgebiet mit 49 mm im Jahr 1998 registriert wurden.

Durch die Schwankungen der Niederschlagsmenge zwischen den einzelnen Jahren kristallisieren sich „trockenere“ Jahre mit weniger Niederschlag als im Durchschnitt und „feuchtere“ Jahre mit mehr Niederschlag als im Durchschnitt heraus. Auf Grund der Datengrundlage beginnt der Messzeitraum an 25 Stationen erst 1970 oder später. Da weniger als die Hälfte der Stationen erst Messwerte ab 1970 aufweisen, ist die Bildung einer gemittelten Zeitreihe über den gesamten Zeitraum von 1947 bis 2006 nicht sinnvoll. Deshalb wird der Zeitraum von 1971 bis 1994 herangezogen, auf den sich auch die spätere Trendanalyse bezieht. Denn es stellt den längsten zusammenhängenden Zeitabschnitt dar, in dem die meisten Stationen Messwerte besitzen.

6 Ergebnisse 67 _______________________________________________________________

In Abbildung 24 sind die Schwankungen der gemittelten Jahresniederschlagsumme im Zeitraum von 1971 bis 1994 dargestellt. Die grüne Linie symbolisiert den Mittelwert (1597 mm) der Zeitreihe. Das Verhältnis zwischen feuchten und trockenen Jahren ist ausgeglichen. 12 Jahressummen sind größer bzw. oberhalb und 12 Jahressummen kleiner bzw. unterhalb des Mittelwerts (grünen Linie in Abbildung 24). Die Jahresniederschlagssummen schwanken zwischen 1284 mm im Jahr 1992 und 1886 mm im Jahr 1975. Die Spanne zwischen dem trockensten und dem feuchtesten Jahr beträgt 602 mm.

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Abbildung 24. Niederschlagsdynamik von 1971 bis 1994.

Mit Ausnahme des Jahres 1972 ist von 1971 bis 1975 überdurchschnittlich viel Niederschlag gefallen. Die Jahre von 1976 bis 1983 sind als trockenere Jahre einzustufen. Nur in den Jahren 1978 und 1981 wird mehr Niederschlag als im Durchschnitt gemessen. Die Jahre 1984 bis 1991 sind insgesamt regenreicher als die Jahre zwischen 1976 und 1983. 1992 ist das trockenste Jahr im Betrachtungszeitraum, gefolgt von einem Jahr in dem mehr Niederschlag als im Durchschnitt fällt.

6.1.3 Niederschlagstrend



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