Blau-grüne Infrastrukturen wie Gründächer können aufgrund ihrer Multifunktionalität einen bedeutenden Beitrag in der urbanen Anpassung an Extremwetterereignisse leisten. Ein hohes Potential weisen vor allem intensive Retentionsgründächer auf, welche im Vergleich zu konventionellen Gründächern ein erhöhtes Wasserspeichervolumen besitzen. In dieser Arbeit wurde das Verhalten intensiver Gründachvarianten auf Extremwettereignisse untersucht. Hierfür wurden Trockenperioden und Starkregenereignisse an drei Lysimeter-Versuchsständen simuliert und ausgewertet. Außerdem wurde ein natürliches Starkregenereignis untersucht. Die Gründachvarianten unterschieden sich in ihrem Rückhaltevermögen in der Substrat- und Retentionsschicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen, dass intensive Retentionsgründächer in Bezug auf die Klimaanpassung urbaner Räume eine zentrale Rolle einnehmen könnten, da sie in der Lage sind, sowohl Starkregen zurückzuhalten als auch Trockenperioden zu bewältigen.:Zusammenfassung 8 1. Einleitung 9 2. Material und Methoden 11 2.1 Experimentelle Rahmenbedingungen 11 2.2 Experimenteller Versuchsaufbau 11 2.3 Untersuchungszeitraum 13 2.4 Experimentelle Versuchsreihen 14 2.4.1 Simulation von Trockenperioden 14 2.4.2 Simulation von Starkregenereignissen 15 2.4.3 Natürliches Starkregenereignis 17 2.5 Datenanalyse 17 2.5.1 Ermittlung der Größen der Wasserbilanz 18 2.5.2 Ermittlung der Leistungsparameter 20 3. Ergebnisse und Diskussion 21 3.1 Ergebnisse aus der Simulation von Trockenperioden 21 3.1.1 Trockenperiode mit leerem Retentionsraum 21 3.1.2 Trockenperiode mit vollem Retentionsraum 27 3.1.3 Vergleich der Ergebnisse aus den Trockenperioden 32 3.2 Ergebnisse aus der Simulation von Starkregenereignissen 35 3.2.1 5-jähriges Starkregenereignis 35 3.2.2 30-jähriges Starkregenereignis 40 3.2.3 100-jähriges Starkregenereignis 46 3.3 Ergebnisse aus dem natürlichen Starkregenereignis 51 3.4 Vergleich der Ergebnisse aus den Starkregenereignissen 59 4. Fazit und Ausblick 64 5. Literaturverzeichnis 66 Anhang 70 Anhang 1: Detail-Ansichten der Retentionselemente 70 Anhang 2: Methoden der Regenverteilung 72 Anhang 3: Pumpen-Fahrpläne 73

Seit der industriellen Revolution haben Menschen durch Verbrennung von fossilen Energieträgern die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre erhöht. Die daraus folgende Erderwärmung hat weitreichende Folgen für das Klima, unter anderem häufigere und intensivere Wetterextreme. Wegen ihrer gravierenden Auswirkungen auf die Gesellschaft, ist es von allgemeinem Interesse zu verstehen, wie der menschengemachte Klimawandel diese Wetterextreme beeinflusst. In dieser kumulativen Dissertation analysiere ich erst zwei komplexe Wettereignisse, die die Nahrungsmittelproduktion in Europa beeinträchtigen: Frosttage nach dem Beginn der Apfelblüte und Feuchte Frühsommerperioden nach warmen Wintern. In einer dritten Studie untersuche ich wie dynamische Klimaveränderungen in den mittleren Breiten der Nordhalbkugel zu beständigerem Sommerwetter beitragen. Schließlich beschäftige ich mich mit tropischen Stürmen im Nordatlantik und damit, wie sie von der globalen Erwärmung beeinflusst werden. Eine zentrale methodische Herausforderung in diesem Forschungsfeld ist, dass Wetterextreme per Definition selten sind und dass es aufgrund der starken internen Klimavariabilität schwierig ist, die Veränderungen zu quantifizieren, die auf den menschgemachten Klimawandel zurück zu führen sind. In dieser Arbeit verfolge ich zweigegenläufige Ansätze um mit dieser Herausforderung um zu gehen: 1) Ich verwende große Klimasimulationsensembles um den Effekt der internen Klimavariabilität aus zu glätten und dadurch die erzwungenen Veränderungen beim Apfelfrost und in der Persistenz zu ergründen. 2) Mit Methoden, die auf Beobachtungsdaten beruhen, quantifiziere ich den Einfluss der internen Klimavariabilität auf tropische Zyklone um dann einschätzen zu können, in welchem Maß der beobachtete Anstieg der tropischen Zyklonaktivität im Atlantik der internen Klimavariabilität oder erzwungenen Veränderungen zugeschrieben werden kann. / Since the industrial revolution, humans have increased the greenhouse gas concentration of the atmosphere by burning fossil fuels. The resulting global warming has far reaching impacts on the climate system including increasingly frequent and intense weather extremes. Due to the severe impacts these weather extremes cause to societies, there is a strong interest in understanding how anthropogenic climate change affects weather extremes. In this cumulative thesis I first study two compound weather extremes that affect food production in Europe: frost days after apple blossom and wet early summers after warm winters. In a third study I quantify how dynamic changes in the climate system contribute to more persistent summer weather extremes in the northern hemispheric mid-latitudes. Finally, I analyze tropical cyclones in the Atlantic basin and changes in tropical cyclone activity as a result of global warming. One central methodological challenge in the research field is that weather extremes are rare by definition and that due to the strong internal climate variability it is difficult to quantify changes that are forced by anthropogenic climate change. In this thesis I explore two divergent approaches to this challenge: 1) Using large ensemble climate simulations I smooth out the effect of internal variability thereby exposing the forced change in apple frost and weather persistence. 2) Using observation based approaches, I quantify the contributions of internal climate variability on tropical cyclones in order to subsequently estimate to which extent the observed increase in tropical cyclone activity in the Atlantic can be attributed to internal climate variability or forced changes.