Die Veränderung des Niederschlags ist eine Folge der Temperaturänderung. Die Temperaturzunahme ermöglicht einen höheren Wasserdampfgehalt der Luft (+7 % bei +1 K). Darüber hinaus wirkt sie sich auf die Zirkulationssysteme der Erde aus, so dass sich Niederschlagsmuster regional ändern können. Allen voran spielt hier die Abschwächung des Jetstreams eine zentrale Rolle, denn durch dessen Abschwächung können Hoch- und Tiefdruckgebiete für lange Zeit an Ort und Stelle verharren und so für Trockenheit aber auch extreme Niederschlagsmengen sorgen. Insgesamt steht einer wärmeren Atmosphäre mehr Wasserdampf und somit mehr Energie und Wassermenge zur Verfügung, so dass die Niederschläge extremer sein können. Zuzüglich wirken anthropogene Nutzungen und Beeinträchtigungen bereits regional (unterschiedlich) auf den Wasserhaushalt ein. Sie überlagern sich mit den Klimafolgen. Die Ursache-Wirkungsbeziehungen können deshalb sehr komplex sein.

Als Indikator wird die mittlere jährliche Anzahl der Starkregenereignisse der Dauerstufe 60 Minuten in NRW im Zeitraum 1961 bis 2018 verwendet. In die Auswertung gingen die Niederschlagsdaten von 47 bis 274 Messstationen in NRW im Zeitraum 1961-2018 ein (zu Beginn gab es wenige Stationen, die sich vor allem im Emscher-Lippe-Gebiet befinden; Hochpunkt der Stationsdichte war 1998; 2018 waren noch 234 Stationen vorhanden, die in die Auswertung eingingen). Die Auswertung erfolgte zunächst für jede Station einzeln, aus den Ergebnissen wurde das jährliche NRW-Mittel berechnet. Dazu wurden partielle Serien gebildet, das heißt es wurden die n-größten Niederschlagsereignisse der Zeitreihe berücksichtigt (hier wird für n die Eulerzahl (= 2,71) mal die Anzahl der zur Verfügung stehenden Jahre der Zeitreihe (maximal 58) insgesamt also max. 157 Ereignisse verwendet). Aus diesen n-größten Niederschlagsereignissen wurde der Schwellenwert für ein Starkniederschlagsereignis bestimmt. Je nach Station liegt dieser Schwellenwert zwischen 8,2 mm und 12,6 mm für die Dauerstufe 60 Minuten. Die mittlere Stärke eines Starkregenereignisses dieser Dauerstufe liegt in NRW im genannten Zeitraum bei 15 mm. Die Auswertungen wurden im Rahmen des Untersuchungsvorhabens „Extremwertstatistische Untersuchung von Starkregen in Nordrhein-Westfalen (Kurztitel ExUS 2020)“ vorgenommen.

Aktuell (letzte verfügbare 30-Jahr-Periode 1989-2018) werden in Nordrhein-Westfalen im jährlichen Mittel 3 Starkregenereignisse der Dauerstufe 60 Minuten registriert. Im Vergleich zur ersten verfügbaren Klimanormalperiode 1961-1990 ergibt sich eine Zunahme um rund ein Ereignis pro Jahr.
 

Bei der Betrachtung der Zeitreihe fällt auf, dass es nach einem relativen Maximum der Anzahl der Starkregenereignisse in der Mitte der 1960er Jahre ein deutliches Minimum Mitte der 1970er Jahre gab. Dieses Minimum geht einher mit einer generell kühleren und trockeneren Periode. Ab den 1980er Jahren nimmt die Anzahl der Starkregenereignisse deutlich zu. In den 2000er Jahren sind vermehrt lokale Starkregenereignisse aufgetreten, die in Siedlungsbereichen häufig zu Schäden geführt haben. Während im recht trockenen und kühlen Jahr 1976 nur gerade einmal 0,9 Starkregenereignisse je Messstation auftraten, belegen die Jahre 2007 und 2014 den Spitzenplatz mit jeweils 4,8 Starkregenereignissen der Dauerstufe 60 Minuten.

Für alle Indikatoren erfolgt eine Trendberechnung und Signifikanzprüfung nach der Methode des Umweltbundesamtes, kurz "DAS-Methode" genannt.

Die Trendanalyse ergab über den Gesamtzeitraum 1961-2018 einen signifikant ansteigenden Trend (linear). Das Änderungssignal (Vergleich Anfangs- und Endwert der Trendlinie) gibt einen Anstieg von im Mittel einem Starkregenereignis an.

Ein weiteres Ergebnis der EXUS 2020-Studie ist, dass insbesondere Starkregenereignisse mit Dauerstufen unter 12 Stunden signifikant ansteigen. Inzwischen kann daher durchaus davon gesprochen werden, dass, wenn es regnet, der Regen intensiver fällt als früher.