Die starke Temperaturzunahme als Folge der angestiegenden Treibhausgasemissionen wirkt sich unter anderem auf den Wasserdampfgehalt der Luft und auf die Zirkulationssysteme der Erde aus. Regionale Niederschlagsmuster können sich somit ändern und beeinflussen auch die klimatische Wasserbilanz. Diese berechnet sich aus der Differenz von Niederschlag und Verdunstung. Die Verdunstung ist direkt abhängig von der Temperatur.

Die Zeitreihe der klimatischen Wasserbilanz stellt eine quantitative Gegenüberstellung von Wassergewinn und –verbrauch in einem bestimmten Gebiet für einen festgelegten Zeitraum dar. Sie beschreibt auch, wie sich meteorologische Bedingungen auf den Bodenwasserhaushalt auswirken. Ist der Niederschlag höher als die Verdunstung, so ist die Wasserbilanz positiv und man spricht von einem humiden, also feuchten Klima. Der umgekehrte Fall, also eine negative Wasserbilanz, nennt man trocken oder arid. Als Indikator wird das Gebietsmittel der klimatischen Wasserbilanz für Nordrhein-Westfalen pro Jahr in der Einheit Millimeter (mm) Wassersäule pro Jahr angegeben.

Die Daten zur Berechnung der klimatischen Wasserbilanz stammen vom Deutschen Wetterdienst (DWD).

Für alle Zeitreihen erfolgt eine Trendberechnung nach der Methode des Umweltbundesamtes zum Monitoringbericht 2019 zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel, kurz "DAS - Methode" genannt. Die Entwicklung der Trends wird tabellarisch dargestellt. Zusätzlich wird die Veränderung über die Zeitreihe berechnet. Für eine kurze Einführung in die Trendberechnung steht ihnen die Seite zur Methodik im Serviceteil zur Verfügung.

Aktuell (Klimanormalperiode 1991-2020) liegt die mittlere jährliche klimatische Wasserbilanz bei 289 mm. Der Mittelwert für den Frühling liegt aktuell bei -1 mm, für den Sommer bei -27 mm, der Herbst hat einen Mittelwert von 121 und der Winter verfügt über einen Mittelwert von 197 mm.

Somit kann man in der aktuellen Klimanormalperiode den Frühling und den Sommer als arid, den Herbst und den Winter als humid einordnen. Das Jahr ist ebenfalls humid.

Vergleicht man die aktuellen Mittelwerte 1991-2020 mit denen der ersten verfügbaren Klimanormalperiode (1961-1990), so ergibt sich auf den jährlichen Mittelwert der klimatischen Wasserbilanz bezogen ein Rückgang von 26 mm. Besonders im Frühling hat sich die klimatische Wasserbilanz im Vergleich verringert, nämlich um 39 mm. Der Sommer erlebte einen Rückgang von 14 mm. Dem gegenüber hat sich die mittlere klimatische Wasserbilanz im Herbst um 13 mm und im Winter um 14 mm erhöht.  

Gemittelt über den Gesamtzeitraum 1961-2020 liegt die jährliche klimatische Wasserbilanz in NRW bei 303 mm. Betrachtet man die klimatische Wasserbilanz der einzelnen Jahreszeiten für den Zeitraum 1961-2020, liegt der Frühling bei 19 mm. Der Sommer liegt hingegen mit -20 mm im leicht negativen Bereich, sodass es zu dieser Zeit zu einem Wasserdefizit kommt. Dieses Defizit kann mit 114 mm im Herbst und 190 mm im Winter wieder ausgeglichen werden.

Die Trendanalyse nach der "DAS - Methode" ergab für die mittlere jährliche klimatische Wasserbilanz entlang der gesamten Zeitreihe keinen signifikanten Trend. Für den Zeitraum seit 1961 ist für den Frühling eine signifikante lineare Abnahme der klimatischen Wasserbilanz um - 78 mm festzustellen (Vergleich Anfangs- und Endwert der linearen Trendgeraden). Auch für den Herbst wurde ein signifikanter, quadratischer Trend festgestellt. Für diese Jahreszeit ist sogar eine Trendumkehr zu beobachten in Richtung Verringerung der klimatischen Wasserbilanz. Noch zeigt der Vergleich zwischen Anfangs- und Endwert aber einen Zuwachs von 8 mm. Sowohl für den Sommer als auch für den Winter konnte kein signifikanter Trend festgestellt.

Bei der jährlichen klimatischen Wasserbilanz kann folgende Beobachtung gemacht werden: Zwischen den einzelnen Jahren schwanken die Werte sehr stark. Die höchsten Werte liegen bei rund 600 mm, die bis 2007 in regelmäßigen Abständen vorkommen. Das Jahr 2018 weist mit – 38 mm den niedrigsten und einzigen negativen Wert über die gesamte Zeitreihe auf. 2018 war auffällig warm und niederschlagsarm. 2019 und 2020 liegt die klimatische Wasserbilanz mit 201 mm bzw. 120 mm wieder im positiven Bereich, aber deutlich unter dem langjährigen Mittel der Gesamtzeitreihe.  Anhand des dekadisch gleitenden Mittels ist deutlich zu erkennen, dass die klimatische Wasserbilanz seit dem Jahr 2007 rückläufig ist. Eine solche Entwicklung gab es schon einmal in den 1970er Jahren.