Maryam Ramezani Ziarani

• The significant environmental and socioeconomic consequences of hydrometeorological extreme events, such as extreme rainfall, are constituted as a most important motivation for analyzing these events in the south-central Andes of NW Argentina. The steep topographic and climatic gradients and their interactions frequently lead to the formation of deep convective storms and consequently trigger extreme rainfall generation. In this dissertation, I focus on identifying the dominant climatic variables and atmospheric conditions and their spatiotemporal variability leading to deep convection and extreme rainfall in the south-central Andes. This dissertation first examines the significant contribution of temperature on atmospheric humidity (dew-point temperature, Td) and on convection (convective available potential energy, CAPE) for deep convective storms and hence, extreme rainfall along the topographic and climatic gradients. It was found that both climatic variables play an important role in extreme rainfall generation. However,The significant environmental and socioeconomic consequences of hydrometeorological extreme events, such as extreme rainfall, are constituted as a most important motivation for analyzing these events in the south-central Andes of NW Argentina. The steep topographic and climatic gradients and their interactions frequently lead to the formation of deep convective storms and consequently trigger extreme rainfall generation. In this dissertation, I focus on identifying the dominant climatic variables and atmospheric conditions and their spatiotemporal variability leading to deep convection and extreme rainfall in the south-central Andes. This dissertation first examines the significant contribution of temperature on atmospheric humidity (dew-point temperature, Td) and on convection (convective available potential energy, CAPE) for deep convective storms and hence, extreme rainfall along the topographic and climatic gradients. It was found that both climatic variables play an important role in extreme rainfall generation. However, their contributions differ depending on topographic and climatic sub-regions, as well as rainfall percentiles. Second, this dissertation explores if (near real-time) the measurements conducted by the Global Navigation Satellite System (GNSS) on integrated water vapor (IWV) provide reliable data for explaining atmospheric humidity. I argue that GNSS-IWV, in conjunction with other atmospheric stability parameters such as CAPE, is able to decipher the extreme rainfall in the eastern central Andes. In my work, I rely on a multivariable regression analysis described by a theoretical relationship and fitting function analysis. Third, this dissertation identifies the local impact of convection on extreme rainfall in the eastern Andes. Relying on a Principal Component Analysis (PCA) it was found that during the existence of moist and warm air, extreme rainfall is observed more often during local night hours. The analysis includes the mechanisms for this observation. Exploring the atmospheric conditions and climatic variables leading to extreme rainfall is one of the main findings of this dissertation. The conditions and variables are a prerequisite for understanding the dynamics of extreme rainfall and predicting these events in the eastern Andes.…
• Die entscheidenden ökologischen und sozioökonomischen Folgen hydrometeorologischer Extremereignisse, wie z.B. extremer Niederschläge, stellen eine wichtige Motivation für die Analyse dieser Ereignisse in den südlich-zentralen Anden von NW Argentinien dar. Die steilen topographischen und klimatischen Gradienten und deren Wechselwirkungen führen häufig zu einer starken konvektiven Regenfallbildung und sind häufig auch die Auslöser von Starkniederschlägen. In dieser Dissertation konzentriere ich mich auf die Identifizierung der dominanten klimatischen Variablen und atmosphärischen Rahmenbedingungen und ihrer räumlich-zeitliche Variabilität, die zu starker Konvektion und extremen Niederschlägen in den südlich-zentralen Anden führt. Diese Dissertation untersucht zunächst den wichtigen Beitrag der Temperatur zur Luftfeuchtigkeit(Taupunkttemperatur, Td) und zur Konvektion (konvektive verfügbare potenzielle Energie, CAPE) für starke, konvektive Stürme und damit extreme Niederschläge entlang der topographischen und klimatischenDie entscheidenden ökologischen und sozioökonomischen Folgen hydrometeorologischer Extremereignisse, wie z.B. extremer Niederschläge, stellen eine wichtige Motivation für die Analyse dieser Ereignisse in den südlich-zentralen Anden von NW Argentinien dar. Die steilen topographischen und klimatischen Gradienten und deren Wechselwirkungen führen häufig zu einer starken konvektiven Regenfallbildung und sind häufig auch die Auslöser von Starkniederschlägen. In dieser Dissertation konzentriere ich mich auf die Identifizierung der dominanten klimatischen Variablen und atmosphärischen Rahmenbedingungen und ihrer räumlich-zeitliche Variabilität, die zu starker Konvektion und extremen Niederschlägen in den südlich-zentralen Anden führt. Diese Dissertation untersucht zunächst den wichtigen Beitrag der Temperatur zur Luftfeuchtigkeit(Taupunkttemperatur, Td) und zur Konvektion (konvektive verfügbare potenzielle Energie, CAPE) für starke, konvektive Stürme und damit extreme Niederschläge entlang der topographischen und klimatischen Gradienten. Es wurde festgestellt, dass beide klimatischen Variablen eine wichtige Rolle bei der Erzeugung extremer Niederschläge spielen. Ihr Beitrag hängt jedoch von den topographischen und klimatischen Teilregionen sowie den Niederschlagsperzentilen ab. Zweitens, auf der Grundlage einer multivariablen Regressionsanalyse, die durch eine theoretische Beziehungs- und Anpassungsfunktionsanalyse beschrieben wird, untersucht diese Arbeit, ob integrierter Wasserdampf (IWV) auf der Grundlage von GNSS (Global Navigation Satellite System) Messungen zuverlässige Daten sind, um die Luftfeuchtigkeit zu erklären. Das GNSS-IWV in Verbindung mit anderen atmosphärischen Stabilitätsparametern wie z.B. CAPE ist in der Lage, die extremen Niederschläge in den östlichen zentralen Anden zu entschlüsseln. Drittens, diese Dissertation identifiziert die lokalen Auswirkungen der Konvektion auf extreme Niederschläge in den östlichen Anden. Auf der Grundlage einer Hauptkomponentenanalyse (PCA) wurde festgestellt, dass die extremen Niederschläge häufiger während der lokalen Nachtstunden beobachtet werden, wenn feuchte und warme Luft vorhanden ist. Die Erforschung der atmosphärischen Rahmenbedingungen und klimatischen Variablen, die zu extremen Niederschlägen führen, ist eines der wichtigste Ergebnisse dieser Arbeit. Sie ist Voraussetzung für das Verständnis der Dynamik von extremen Niederschlägen und wichtig für die Vorhersage dieser Ereignisse in den östlichen Anden.…