TY - JOUR A1 - Vogel, Kristin A1 - Ozturk, Ugur A1 - Riemer, Adrian A1 - Laudan, Jonas A1 - Sieg, Tobias A1 - Wendi, Dadiyorto A1 - Agarwal, Ankit A1 - Roezer, Viktor A1 - Korup, Oliver A1 - Thieken, Annegret T1 - Die Sturzflut von Braunsbach am 29. Mai 2016 – Entstehung, Ablauf und Schäden eines „Jahrhundertereignisses“ T1 - The Braunsbach Flashflood of Mai 29th, 2016-Origin, Pathways and Impacts of an Extreme Hydro-Meteorological Event BT - Teil 2: Geomorphologische Prozesse und Schadensanalyse BT - Part 2: Geomorphological Processes and Damage Analysis JF - Hydrologie und Wasserbewirtschaftung N2 - Am Abend des 29. Mai 2016 wurde der Ort Braunsbach im Landkreis Schwäbisch-Hall (Baden-Württemberg) von einer Sturzflut getroffen, bei der mehrere Häuser stark beschädigt oder zerstört wurden. Die Sturzflut war eine der Unwetterfolgen, die im Frühsommer 2016 vom Tiefdruckgebiet Elvira ausgelöst wurden. Der vorliegende Bericht ist der zweite Teil einer Doppelveröffentlichung, welche die Ergebnisse zur Untersuchung des Sturzflutereignisses im Rahmen des DFG-Graduiertenkollegs “Naturgefahren und Risiken in einer sich verändernden Welt” (NatRiskChange, GRK 2043/1) der Universität Potsdam präsentiert. Während Teil 1 die meteorologischen und hydrologischen Ereignisse analysiert, fokussiert Teil 2 auf die geomorphologischen Prozesse und die verursachten Gebäudeschäden. Dazu wurden Ursprung und Ausmaß des während des Sturzflutereignisses mobilisierten und in den Ort getragenen Materials untersucht. Des Weiteren wurden zu 96 betroffenen Gebäuden Daten zum Schadensgrad sowie Prozess- und Gebäudecharakteristika aufgenommen und ausgewertet. Die Untersuchungen zeigen, dass bei der Betrachtung von Hochwassergefährdung die Berücksichtigung von Sturzfluten und ihrer speziellen Charakteristika, wie hoher Feststofftransport und sprunghaftes Verhalten insbesondere in bebautem Gelände, wesentlich ist, um effektive Schutzmaßnahmen ergreifen zu können. N2 - A severe flash flood event hit the town of Braunsbach (Baden-Wurttemberg, Germany) on the evening of May 29, 2016, heavily damaging and destroying several dozens of buildings. It was only one of several disastrous events in Central Europe caused by the low-pressure system "Elvira". The DFG Graduate School "Natural hazards and risks in a changing world" (NatRiskChange, GRK 2043/1) at the University of Potsdam investigated the Braunsbach flash flood as a recent showcase for catastrophic events triggered by severe weather. This contribution is part two of a back-to-back publication on the results of this storm event. While part 1 analyses the meteorological and hydrological situation, part 2 concentrates on the geomorphological aspects and damage to buildings. The study outlines the origin and amount of material that was mobilized and transported into the town by the flood, and analyses damage data collected for 96 affected buildings, describing the degree of impact, underlying processes, and building characteristics. Due to the potentially high sediment load of flash floods and their non-steady and non-uniform flow especially in built-up areas, the damaging processes differ from those of clear water floods. The results underline the need to consider flash floods and their specific behaviour in flood hazard assessments. KW - flash flood KW - flood risk KW - damaging processes KW - debris flow KW - erosion KW - landslides KW - Braunsbach KW - Sturzflut KW - Hochwassergefährdung KW - Schadensprozesse KW - Erosion KW - Hangrutschungen Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.5675/HyWa_2017,3_2 SN - 1439-1783 VL - 61 IS - 3 SP - 163 EP - 175 PB - Bundesanst. für Gewässerkunde CY - Koblenz ER - TY - GEN A1 - Unterberger, Christian A1 - Hudson, Paul A1 - Botzen, W. J. Wouter A1 - Schroeer, Katharina A1 - Steininger, Karl W. T1 - Future public sector flood risk and risk sharing arrangements BT - an assessment for Austria T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Climate change, along with socio-economic development, will increase the economic impacts of floods. While the factors that influence flood risk to private property have been extensively studied, the risk that natural disasters pose to public infrastructure and the resulting implications on public sector budgets, have received less attention. We address this gap by developing a two-staged model framework, which first assesses the flood risk to public infrastructure in Austria. Combining exposure and vulnerability information at the building level with inundation maps, we project an increase in riverine flood damage, which progressively burdens public budgets. Second, the risk estimates are integrated into an insurance model, which analyzes three different compensation arrangements in terms of the monetary burden they place on future governments' budgets and the respective volatility of payments. Formalized insurance compensation arrangements offer incentives for risk reduction measures, which lower the burden on public budgets by reducing the vulnerability of buildings that are exposed to flooding. They also significantly reduce the volatility of payments and thereby improve the predictability of flood damage expenditures. These features indicate that more formalized insurance arrangements are an improvement over the purely public compensation arrangement currently in place in Austria. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 634 KW - climate change KW - adaptation KW - flood risk KW - insurance KW - public sector KW - risk reduction Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-424629 SN - 1866-8372 IS - 634 ER - TY - GEN A1 - Thieken, Annegret A1 - Cammerer, Holger A1 - Dobler, Christian A1 - Lammel, Johannes A1 - Schöberl, Fritz T1 - Estimating changes in flood risks and benefits of non-structural adaptation strategies BT - a case study from Tyrol, Austria T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Flood damage has increased significantly and is expected to rise further in many parts of the world. For assessing potential changes in flood risk, this paper presents an integrated model chain quantifying flood hazards and losses while considering climate and land use changes. In the case study region, risk estimates for the present and the near future illustrate that changes in flood risk by 2030 are relatively low compared to historic periods. While the impact of climate change on the flood hazard and risk by 2030 is slight or negligible, strong urbanisation associated with economic growth contributes to a remarkable increase in flood risk. Therefore, it is recommended to frequently consider land use scenarios and economic developments when assessing future flood risks. Further, an adapted and sustainable risk management is necessary to encounter rising flood losses, in which non-structural measures are becoming more and more important. The case study demonstrates that adaptation by non-structural measures such as stricter land use regulations or enhancement of private precaution is capable of reducing flood risk by around 30 %. Ignoring flood risks, in contrast, always leads to further increasing losses-with our assumptions by 17 %. These findings underline that private precaution and land use regulation could be taken into account as low cost adaptation strategies to global climate change in many flood prone areas. Since such measures reduce flood risk regardless of climate or land use changes, they can also be recommended as no-regret measures. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 910 KW - flood risk KW - scenarios KW - adaptation to climate change KW - hazard KW - vulnerability KW - lech catchment Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-432282 SN - 1866-8372 IS - 910 ER - TY - JOUR A1 - Sairam, Nivedita A1 - Schroeter, Kai A1 - Rözer, Viktor A1 - Merz, Bruno A1 - Kreibich, Heidi T1 - Hierarchical Bayesian Approach for Modeling Spatiotemporal Variability in Flood Damage Processes JF - Water resources research N2 - Flood damage processes are complex and vary between events and regions. State-of-the-art flood loss models are often developed on the basis of empirical damage data from specific case studies and do not perform well when spatially and temporally transferred. This is due to the fact that such localized models often cover only a small set of possible damage processes from one event and a region. On the other hand, a single generalized model covering multiple events and different regions ignores the variability in damage processes across regions and events due to variables that are not explicitly accounted for individual households. We implement a hierarchical Bayesian approach to parameterize widely used depth-damage functions resulting in a hierarchical (multilevel) Bayesian model (HBM) for flood loss estimation that accounts for spatiotemporal heterogeneity in damage processes. We test and prove the hypothesis that, in transfer scenarios, HBMs are superior compared to generalized and localized regression models. In order to improve loss predictions for regions and events for which no empirical damage data are available, we use variables pertaining to specific region- and event-characteristics representing commonly available expert knowledge as group-level predictors within the HBM. KW - flood risk KW - flood loss model transfer KW - multilevel probabilistic flood loss model Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1029/2019WR025068 SN - 0043-1397 SN - 1944-7973 VL - 55 IS - 10 SP - 8223 EP - 8237 PB - American Geophysical Union CY - Washington ER - TY - JOUR A1 - Philips, Andrea A1 - Walz, Ariane A1 - Bergner, Andreas G. N. A1 - Gräff, Thomas A1 - Heistermann, Maik A1 - Kienzler, Sarah A1 - Korup, Oliver A1 - Lipp, Torsten A1 - Schwanghart, Wolfgang A1 - Zeilinger, Gerold T1 - Immersive 3D geovisualization in higher education JF - Journal of geography in higher education N2 - In this study, we investigate how immersive 3D geovisualization can be used in higher education. Based on MacEachren and Kraak's geovisualization cube, we examine the usage of immersive 3D geovisualization and its usefulness in a research-based learning module on flood risk, called GEOSimulator. Results of a survey among participating students reveal benefits, such as better orientation in the study area, higher interactivity with the data, improved discourse among students and enhanced motivation through immersive 3D geovisualization. This suggests that immersive 3D visualization can effectively be used in higher education and that 3D CAVE settings enhance interactive learning between students. KW - immersive 3D geovisualization KW - 3D CAVE KW - higher education KW - learning success KW - student survey KW - flood risk Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1080/03098265.2015.1066314 SN - 0309-8265 SN - 1466-1845 VL - 39 IS - 3 SP - 437 EP - 449 PB - Routledge, Taylor & Francis Group CY - Abingdon ER - TY - THES A1 - Nguyen, Van Khanh Triet T1 - Flood dynamics in the Vietnamese Mekong Delta T1 - Hochwasserdynamik im vietnamesischen Mekong-Delta BT - Current state and future projections BT - Aktueller Stand und künftige Prognosen N2 - Today, the Mekong Delta in the southern of Vietnam is home for 18 million people. The delta also accounts for more than half of the country’s food production and 80% of the exported rice. Due to the low elevation, it is highly susceptible to the risk of fluvial and coastal flooding. Although extreme floods often result in excessive damages and economic losses, the annual flood pulse from the Mekong is vital to sustain agricultural cultivation and livelihoods of million delta inhabitants. Delta-wise risk management and adaptation strategies are required to mitigate the adverse impacts from extreme events while capitalising benefits from floods. However, a proper flood risk management has not been implemented in the VMD, because the quantification of flood damage is often overlooked and the risks are thus not quantified. So far, flood management has been exclusively focused on engineering measures, i.e. high- and low- dyke systems, aiming at flood-free or partial inundation control without any consideration of the actual risks or a cost-benefit analysis. Therefore, an analysis of future delta flood dynamics driven these stressors is valuable to facilitate the transition from sole hazard control towards a risk management approach, which is more cost-effective and also robust against future changes in risk. Built on these research gaps, this thesis investigates the current state and future projections of flood hazard, damage and risk to rice cultivation, the most important economic activity in the VMD. The study quantifies the changes in risk and hazard brought by the development of delta-based flood control measures in the last decades, and analyses the expected changes in risk driven by the changing climate, rising sea-level and deltaic land subsidence, and finally the development of hydropower projects in the Mekong Basin. For this purpose, flood trend analyses and comprehensive hydraulic modelling were performed, together with the development of a concept to quantify flood damage and risk to rice plantation. The analysis of observed flood levels revealed strong and robust increasing trends of peak and duration downstream of the high-dyke areas with a step change in 2000/2001, i.e. after the disastrous flood which initiated the high-dyke development. These changes were in contrast to the negative trends detected upstream, suggested that high-dyke development has shifted flood hazard downstream. Findings of the trend’s analysis were later confirmed by hydraulic simulations of the two recent extreme floods in 2000 and 2011, where the hydrological boundaries and dyke system settings were interchanged. However, the high-dyke system was not the only and often not the main cause for a shift of flood hazard, as a comparative analysis of these two extreme floods proved. The high-dyke development was responsible for 20–90% of the observed changes in flood level between 2000 and 2011, with large spatial variances. The particular flood hydrograph of the two events had the highest contribution in the northern part of the delta, while the tidal level had 2–3 times higher influence than the high-dyke in the lower-central and coastal areas downstream of high-dyke areas. The impact of the high-dyke development was highest in the areas closely downstream of the high-dyke area just south of the Cambodia-Vietnam border. The hydraulic simulations also validated that the concurrence of the flood peak with spring tides, i.e. high sea level along the coast, amplified the flood level and inundation in the central and coastal regions substantially. The risk assessment quantified the economic losses of rice cultivation to USD 25.0 and 115 million (0.02–0.1% of the total GDP of Vietnam in 2011) corresponding to the 10-year and the 100-year floods, with an expected annual damage of about USD 4.5 million. A particular finding is that the flood damage was highly sensitive to flood timing. Here, a 10-year event with an early peak, i.e. late August-September, could cause as much damage as a 100-year event that peaked in October. This finding underlines the importance of a reliable early flood warning, which could substantially reduce the damage to rice crops and thus the risk. The developed risk assessment concept was furthermore applied to investigate two high-dyke development alternatives, which are currently under discussion among the administrative bodies in Vietnam, but also in the public. The first option favouring the utilization of the current high-dyke compartments as flood retention areas instead for rice cropping during the flood season could reduce flood hazard and expected losses by 5–40%, depending on the region of the delta. On the contrary, the second option promoting the further extension of the areas protected by high-dyke to facilitate third rice crop planting on a larger area, tripled the current expected annual flood damage. This finding challenges the expected economic benefit of triple rice cultivation, in addition to the already known reducing of nutrient supply by floodplain sedimentation and thus higher costs for fertilizers. The economic benefits of the high-dyke and triple rice cropping system is further challenged by the changes in the flood dynamics to be expected in future. For the middle of the 21st century (2036-2065) the effective sea-level rise an increase of the inundation extent by 20–27% was projected. This corresponds to an increase of flood damage to rice crops in dry, normal and wet year by USD 26.0, 40.0 and 82.0 million in dry, normal and wet year compared to the baseline period 1971-2000. Hydraulic simulations indicated that the planned massive development of hydropower dams in the Mekong Basin could potentially compensate the increase in flood hazard and agriculture losses stemming from climate change. However, the benefits of dams as mitigation of flood losses are highly uncertain, because a) the actual development of the dams is highly disputed, b) the operation of the dams is primarily targeted at power generation, not flood control, and c) this would require international agreements and cooperation, which is difficult to achieve in South-East Asia. The theoretical flood mitigation benefit is additionally challenged by a number of negative impacts of the dam development, e.g. disruption of floodplain inundation in normal, non-extreme flood years. Adding to the certain reduction of sediment and nutrient load to the floodplains, hydropower dams will drastically impair rice and agriculture production, the basis livelihoods of million delta inhabitants. In conclusion, the VMD is expected to face increasing threats of tidal induced floods in the coming decades. Protection of the entire delta coastline solely with “hard” engineering flood protection structures is neither technically nor economically feasible, adaptation and mitigation actions are urgently required. Better control and reduction of groundwater abstraction is thus strongly recommended as an immediate and high priority action to reduce the land subsidence and thus tidal flooding and salinity intrusion in the delta. Hydropower development in the Mekong basin might offer some theoretical flood protection for the Mekong delta, but due to uncertainties in the operation of the dams and a number of negative effects, the dam development cannot be recommended as a strategy for flood management. For the Vietnamese authorities, it is advisable to properly maintain the existing flood protection structures and to develop flexible risk-based flood management plans. In this context the study showed that the high-dyke compartments can be utilized for emergency flood management in extreme events. For this purpose, a reliable flood forecast is essential, and the action plan should be materialised in official documents and legislation to assure commitment and consistency in the implementation and operation. N2 - Das Mekong-Delta im Süden Vietnams ist die Heimat von 18 Millionen Menschen. Im Delta werden mehr als die Hälfte der Nahrungsmittel des Landes und 80 % des exportierten Reises produziert. Aufgrund der geringen Höhen und Topographie ist das Delta sehr anfällig für Überflutungen, sowohl durch Fußhochwasser als auch durch gezeitenbedingte Rückstauüberflutungen. Obwohl extreme Überschwemmungen oft zu hohen Schäden und wirtschaftlichen Verlusten führen, ist der jährliche Hochwasserimpuls des Mekong lebenswichtig für die Aufrechterhaltung des landwirtschaftlichen Anbaus und des Lebensunterhalts von Millionen Deltabewohnern. Ein deltaweites Risikomanagement bestehend aus Hochwasserschutzmaßnahmen und Anpassungsstrategien ist erforderlich, um die negativen Auswirkungen von Extremereignissen zu mindern, zeitgleich aber auch die positiven Aspekte der Hochwasser beizubehalten. Ein Hochwasserrisikomanagement ist im VMD jedoch nicht implementiert, da die Quantifizierung von Hochwasserschäden typischerweise nicht vorgenommen wird. Bisher konzentriert sich das Hochwassermanagement ausschließlich auf ingenieurtechnische Maßnahmen zur Eindämmung der Gefährdung. Dies geschieht entweder durch Hoch- oder Niederdeichung, die auf eine hochwasserfreie oder teilweise Überflutungssteuerung abzielen. Eine risikobasierte Bewertung der Vor- und Nachteile zwischen Hoch- und Niederdeichansatz sowie Kosten-Nutzen-Rechnungen fehlen allerdings ebenfalls. Zudem ist zu erwarten, dass sich die Überschwemmungen Dynamik und das Hochwasserrisiko im Mekong Delta als Folge des Klimawandels und menschlicher Eingriffe in das Delta und das Mekong-Einzugsgebiet verändern werden. Die Analyse der zukünftigen Hochwasserdynamik in Abhängigkeit von diesen Stressoren ist notwendig, um den Übergang von einer alleinigen Gefahrenabwehr zu einem zukunftssicheren, probabilistischen Risikomanagement zu erleichtern. Ausgehend von diesen Forschungslücken untersucht diese Arbeit den aktuelle Hochwassergefährdung und die zu erwartenden zukünftigen Änderungen, sowie der damit einhergehenden Schäden und Risiken für den Reisanbau im Mekong Delta unter Berücksichtigung existierender und möglicher Hochwasserschutzmaßnahmen, des sich ändernden Klimas, des steigenden Meeresspiegels in Kombination mit der Landabsenkung des Deltas und der geplanten Staudämme im Mekong Einzugsgebiet. Eine Analyse der jährlichen Hochwasserpegel zeigte starke und robuste steigende Trends in den maximalen Wasserständen der Hochwasser und der Hochwasserdauer flussabwärts der Hochdeichgebiete, wobei eine sprunghafte Veränderung in den Jahren 2000/2001 nach. dem katastrophalen Hochwasser, das die Hochdeichentwicklung einleitete, festgestellt wurde. Diese Veränderungen stehen im Gegensatz zu den negativen Trends, oberstrom der Hocdeichgebiete, was darauf schließen lässt, dass die Hochdeichentwicklung die Hochwassergefahr flussabwärts verlagert hat. Die Ergebnisse der Trendanalyse wurden weiterhin durch hydraulische Simulationen der Überflutungsdynamiken der Hochwasser von 2000 und 2011 bestätigt. Allerdings waren die Hochdeiche nicht die Haupt- und einzige Ursache für den höheren Hochwasserpegel im Jahr 2011 im Vergleich zum Hochwasser im Jahr 2000. Die Hochwasserganglinie des Mekongs hatte den höchsten Beitrag im nördlichen Teil des Deltas oberstrom der Hochdeichgebiete, während der Tidenhub in den zentralen und küstennahen Gebieten stromabwärts des Hochdeichs einen 2-3 mal höheren Einfluss hatte als die Hochdeiche. Die wirtschaftlichen Verluste des Reisanbaus wurden rezent auf 25,0-115 Mio. USD geschätzt, für jeweils das 10- und 100-jährliche Hochwasser. Die Schäden sind hierbei sehr sensitiv gegenüber der Hochwasserganglinie, insbesondere dem Zeitpunkt des Auftretens des Hochwasserscheitels. Ein frühes 10-jährliches Hochwasser kann aufgrund des Zusammentreffens des Hochwassers mit der Ernte der Frühjahrsaussaat oder der Aussaat der Sommerfrucht ähnliche Verluste verursachen wie ein 100-jährliches Ereignis, das im Oktober seinen Höhepunkt erreicht. Neben dem Anbau einer dritten Frucht im Jahr könnten die existierenden Hochdeichabschnitte als Hochwasserrückhalteräume genutzt werden und so die Hochwassergefahr und die zu erwartenden Schäden um 5-40% reduzieren. Umgekehrt würde ein weiterer Ausbau der Hochdeiche die derzeit erwarteten jährlichen Hochwasserschäden verdreifachen. Die Zukunftsprojektionen des Hochwasserrisikos ergaben, dass das Mekong Delta in den nächsten Jahrzehnten zunehmend von tidebedingten Überschwemmungen bedroht sein wird. Der Anstieg des Meeresspiegels in Kombination mit der Landabsenkung erhöht das Ausmaß der Überflutung des Deltas um 20% und den Schaden an der Reisernte um 40-85 Mio. USD. Technische Hochwasserschutzmaßnahmen können diesen Anstieg des Risikos nicht verhindern, da der Schutz des gesamten Deltas allein durch harte Hochwasserschutzbauten technisch und wirtschaftlich nicht realisierbar ist. Daher sind Maßnahmen zur Schadensminderung und zur Anpassung an das veränderte Risiko dringend erforderlich. Als erster und wichtiger Schritt wird hier eine bessere Kontrolle und Reduzierung der Grundwasserentnahme im Delta dringend empfohlen, um die Landabsenkung und dadurch die tidenbedingten Überflutungen sowie die Salzwasserintrusion zu verringern. Der Klimawandel und die daraus resultierenden Veränderungen im Hochwasserregime des Mekong verursachen eine weitere, aber geringere Erhöhung des Hochwasserrisikos. Die geplanten Staudämme im Mekong Einzugsgebiet könnten die Zunahme der Hochwassergefahr und der landwirtschaftlichen Verluste aufgrund des Klimawandels in extremen Hochwasserjahren zumindest theoretisch abmildern. Der Nutzen von Dämmen zur Minderung des Hochwasserrisikos ist jedoch ungewiss, da die Realisierung der geplanten Dämme sehr umstritten und damit unsicher ist. Weiterhin spielt das Management der Staudämme eine wichtige Rolle für die Hochwasserregulierung. Da die Dämme in erste Linie zur Stromerzeugung gebaut werden, ist der Hochwasserschutz der unterliegenden Anrainerstaaten eher von untergeordneter Bedeutung. Für Vietnam bedeutet das, dass eine ordnungsgemäße Instandhaltung von Deichen und Hochwasserschutzbauten eine hohe Priorität haben sollte, um Abhängigkeiten von den Nachbarstaaten zu vermeiden. Weiterhin ist die Entwicklung von „weichen“ Hochwasserschutzmaßnahmen und -plänen dringend notwendig, da ein alleiniger Schutz durch technische Maßnahmen unmöglich ist. Aufgrund der in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse wird daher empfohlen, die Hochdeichkompartimente für das Notfall-Hochwassermanagement bei Extremereignissen zu nutzen. Zu diesem Zweck ist eine verlässliche Hochwasservorhersage unerlässlich, und der Aktionsplan sollte in offiziellen Dokumenten und Gesetzen festgehalten werden, um die Verbindlichkeit und konsequente Umsetzung sicherzustellen. KW - Mekong Delta KW - flood hazard KW - flood risk KW - climate change KW - Mekong Delta KW - Klimawandel KW - Hochwassergefahr KW - Hochwasserrisiko Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-512830 ER - TY - THES A1 - Metin Usta, Ayşe Duha T1 - The role of risk components and spatial dependence in flood risk estimations N2 - Flooding is a vast problem in many parts of the world, including Europe. It occurs mainly due to extreme weather conditions (e.g. heavy rainfall and snowmelt) and the consequences of flood events can be devastating. Flood risk is mainly defined as a combination of the probability of an event and its potential adverse impacts. Therefore, it covers three major dynamic components: hazard (physical characteristics of a flood event), exposure (people and their physical environment that being exposed to flood), and vulnerability (the elements at risk). Floods are natural phenomena and cannot be fully prevented. However, their risk can be managed and mitigated. For a sound flood risk management and mitigation, a proper risk assessment is needed. First of all, this is attained by a clear understanding of the flood risk dynamics. For instance, human activity may contribute to an increase in flood risk. Anthropogenic climate change causes higher intensity of rainfall and sea level rise and therefore an increase in scale and frequency of the flood events. On the other hand, inappropriate management of risk and structural protection measures may not be very effective for risk reduction. Additionally, due to the growth of number of assets and people within the flood-prone areas, risk increases. To address these issues, the first objective of this thesis is to perform a sensitivity analysis to understand the impacts of changes in each flood risk component on overall risk and further their mutual interactions. A multitude of changes along the risk chain are simulated by regional flood model (RFM) where all processes from atmosphere through catchment and river system to damage mechanisms are taken into consideration. The impacts of changes in risk components are explored by plausible change scenarios for the mesoscale Mulde catchment (sub-basin of the Elbe) in Germany. A proper risk assessment is ensured by the reasonable representation of the real-world flood event. Traditionally, flood risk is assessed by assuming homogeneous return periods of flood peaks throughout the considered catchment. However, in reality, flood events are spatially heterogeneous and therefore traditional assumption misestimates flood risk especially for large regions. In this thesis, two different studies investigate the importance of spatial dependence in large scale flood risk assessment for different spatial scales. In the first one, the “real” spatial dependence of return period of flood damages is represented by continuous risk modelling approach where spatially coherent patterns of hydrological and meteorological controls (i.e. soil moisture and weather patterns) are included. Further the risk estimations under this modelled dependence assumption are compared with two other assumptions on the spatial dependence of return periods of flood damages: complete dependence (homogeneous return periods) and independence (randomly generated heterogeneous return periods) for the Elbe catchment in Germany. The second study represents the “real” spatial dependence by multivariate dependence models. Similar to the first study, the three different assumptions on the spatial dependence of return periods of flood damages are compared, but at national (United Kingdom and Germany) and continental (Europe) scales. Furthermore, the impacts of the different models, tail dependence, and the structural flood protection level on the flood risk under different spatial dependence assumptions are investigated. The outcomes of the sensitivity analysis framework suggest that flood risk can vary dramatically as a result of possible change scenarios. The risk components that have not received much attention (e.g. changes in dike systems and in vulnerability) may mask the influence of climate change that is often investigated component. The results of the spatial dependence research in this thesis further show that the damage under the false assumption of complete dependence is 100 % larger than the damage under the modelled dependence assumption, for the events with return periods greater than approximately 200 years in the Elbe catchment. The complete dependence assumption overestimates the 200-year flood damage, a benchmark indicator for the insurance industry, by 139 %, 188 % and 246 % for the UK, Germany and Europe, respectively. The misestimation of risk under different assumptions can vary from upstream to downstream of the catchment. Besides, tail dependence in the model and flood protection level in the catchments can affect the risk estimation and the differences between different spatial dependence assumptions. In conclusion, the broader consideration of the risk components, which possibly affect the flood risk in a comprehensive way, and the consideration of the spatial dependence of flood return periods are strongly recommended for a better understanding of flood risk and consequently for a sound flood risk management and mitigation. N2 - Hochwasser sind ein großes Problem und treten hauptsächlich aufgrund extremer Wetterbedingungen (z. B. starker Regen und Schneeschmelze) auf. Die Folgen von Hochwasserereignissen können verheerend sein. Das Konzept des Hochwasserrisikos beinhaltet die drei Komponenten: Gefahr, Exposition und Vulnerabilität. Hochwasser sind natürliche Phänomene und können nicht sicher verhindert werden. Das Risiko kann jedoch gesteuert und gemindert werden. Für ein solides Hochwasserrisikomanagement und die Minderung des Risikos ist eine ordnungsgemäße Risikobewertung und ein klares Verständnis der Hochwasserrisikodynamik erforderlich. Beispielsweise verursacht der anthropogene Klimawandel eine höhere Intensität der Niederschläge und einen Anstieg des Meeresspiegels und damit eine Zunahme des Ausmaßes und der Häufigkeit von Hochwasserereignissen. Andererseits können unangemessene strukturelle Schutzmaßnahmen, das Anwachsen von Vermögenswerten und eine steigende Anzahl betroffener Personen in den hochwassergefährdeten Gebieten das Risiko erhöhen. Um diese Probleme zu adressieren, besteht ein Ziel dieser Arbeit aus der Durchführung einer Sensitivitätsanalyse, um die Auswirkungen von Änderungen in jeder Hochwasserrisikokomponente auf das Gesamtrisiko und deren Wechselwirkungen untereinander zu verstehen. Eine angemessene Risikobewertung wird auch durch die korrekte k Darstellung des realen Hochwasserereignisses erreicht. Traditionell wird das Hochwasserrisiko bewertet, indem homogene Wiederkehrintervalle von Hochwasserspitzen im gesamten Einzugsgebiet angenommen werden. In der Realität sind Hochwasserereignisse jedoch räumlich heterogen, weshalb die traditionelle Annahme von Homogenität das Hochwasserrisiko insbesondere für große Einzugsgebiete falsch einschätzt. In dieser Arbeit wird die Bedeutung der räumlichen Abhängigkeit bei der Bewertung des Hochwasserrisikos in großem Maßstab in zwei Studien für verschiedene räumliche Skalen untersucht. In der ersten Untersuchung wird die „reale“ räumliche Abhängigkeit durch einen kontinuierlichen Risikomodellierungsansatz dargestellt. Zusätzlich werden die Risikoabschätzungen unter dieser modellierten Abhängigkeitsannahme mit zwei weiteren Annahmen zur räumlichen Abhängigkeit der Wiederkehrintervalle von Hochwasser verglichen: vollständige Abhängigkeit und Unabhängigkeit für das Elbeeinzugsgebiet in Deutschland. Die zweite Studie repräsentiert die „reale“ räumliche Abhängigkeit durch ein copula-basiertes Abhängigkeitsmodell. In ähnlicher Weise werden die drei verschiedenen Annahmen zur räumlichen Abhängigkeit der Wiederkehrintervalle von Hochwasser auf nationaler und kontinentaler Ebene verglichen. Außerdem wird der Einfluss von „Tail-dependences“ im Modell sowie von Hochwasserschutzmaßnahmen auf die räumliche Abhängigkeit untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit unter Anwendung des Sensitivitätsanalyse-Frameworks zeigen, dass das Hochwasserrisiko aufgrund möglicher Änderungsszenarien dramatisch variieren kann. Der Einfluss des Klimawandels kann durch Änderungen anderer Risikokomponenten (z. B. Änderungen der Deichsysteme und der Vulnerabilität) überdeckt werden. Die Untersuchung zur räumlichen Abhängigkeit zeigen, dass der Schaden unter der Annahme vollständiger Abhängigkeit für Ereignisse mit Wiederkehrintervalle von mehr als ungefähr 200 Jahren im Elbeeinzugsgebiet 100 % größer als der Schaden unter modellierter Abhängigkeit. Die Annahme vollständiger Abhängigkeit überschätzt den 200-jährigen Hochwasserschaden, einen Referenzindikator für die Versicherungsbranche, um 139 %, 188 % und 246 % für Vereinigte Königreich, Deutschland und Europa. Die Fehleinschätzung des Hochwasserrisikos kann unter verschiedenen Annahmen von Abhängigkeit zwischen Oberlauf und Unterlauf eines Einzugsgebietes stark variieren. Zudem können „Tail-dependences“ im Modell sowie der Hochwasserschutz im Einzugsgebiet die Ergebnisse der Risikoabschätzung, unter verschiedenen Annahmen der räumlichen Abhängigkeit, beeinflussen. Abschließend wird eine umfangreiche Berücksichtigung der Risikokomponenten und insbesondere der räumlichen Abhängigkeit von Wiederkehrintervallen stark empfohlen, um das Hochwasserrisiko und damit dessen Management und Minderung besser verstehen zu können. T2 - Die Rolle von Risikokomponenten und räumlicher Abhängigkeit bei Hochwasserrisikoabschätzungen KW - flood risk KW - sensitivity analysis KW - hazard KW - river flooding KW - vulnerability KW - spatial dependence KW - damage estimation KW - continuous simulation KW - flood risk assessment KW - kontinuierliche Simulation KW - Schadensabschätzung KW - Hochwasserrisiko KW - Hochwasserrisikobewertung KW - Gefahr KW - Flusshochwasser KW - Sensitivitätsanalyse KW - räumliche Abhängigkeit KW - Vulnerabilität Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-492554 ER - TY - JOUR A1 - Mester, Benedikt A1 - Willner, Sven N. A1 - Frieler, Katja A1 - Schewe, Jacob T1 - Evaluation of river flood extent simulated with multiple global hydrological models and climate forcings JF - Environmental research letters : ERL / Institute of Physics N2 - Global flood models (GFMs) are increasingly being used to estimate global-scale societal and economic risks of river flooding. Recent validation studies have highlighted substantial differences in performance between GFMs and between validation sites. However, it has not been systematically quantified to what extent the choice of the underlying climate forcing and global hydrological model (GHM) influence flood model performance. Here, we investigate this sensitivity by comparing simulated flood extent to satellite imagery of past flood events, for an ensemble of three climate reanalyses and 11 GHMs. We study eight historical flood events spread over four continents and various climate zones. For most regions, the simulated inundation extent is relatively insensitive to the choice of GHM. For some events, however, individual GHMs lead to much lower agreement with observations than the others, mostly resulting from an overestimation of inundated areas. Two of the climate forcings show very similar results, while with the third, differences between GHMs become more pronounced. We further show that when flood protection standards are accounted for, many models underestimate flood extent, pointing to deficiencies in their flood frequency distribution. Our study guides future applications of these models, and highlights regions and models where targeted improvements might yield the largest performance gains. KW - global flood model KW - validation KW - model intercomparison KW - flood risk KW - global hydrological model Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac188d SN - 1748-9326 VL - 16 IS - 9 PB - IOP Publ. Ltd. CY - Bristol ER - TY - JOUR A1 - Merz, Bruno A1 - Basso, Stefano A1 - Fischer, Svenja A1 - Lun, David A1 - Bloeschl, Guenter A1 - Merz, Ralf A1 - Guse, Bjorn A1 - Viglione, Alberto A1 - Vorogushyn, Sergiy A1 - Macdonald, Elena A1 - Wietzke, Luzie A1 - Schumann, Andreas T1 - Understanding heavy tails of flood peak distributions JF - Water resources research N2 - Statistical distributions of flood peak discharge often show heavy tail behavior, that is, extreme floods are more likely to occur than would be predicted by commonly used distributions that have exponential asymptotic behavior. This heavy tail behavior may surprise flood managers and citizens, as human intuition tends to expect light tail behavior, and the heaviness of the tails is very difficult to predict, which may lead to unnecessarily high flood damage. Despite its high importance, the literature on the heavy tail behavior of flood distributions is rather fragmented. In this review, we provide a coherent overview of the processes causing heavy flood tails and the implications for science and practice. Specifically, we propose nine hypotheses on the mechanisms causing heavy tails in flood peak distributions related to processes in the atmosphere, the catchment, and the river system. We then discuss to which extent the current knowledge supports or contradicts these hypotheses. We also discuss the statistical conditions for the emergence of heavy tail behavior based on derived distribution theory and relate them to the hypotheses and flood generation mechanisms. We review the degree to which the heaviness of the tails can be predicted from process knowledge and data. Finally, we recommend further research toward testing the hypotheses and improving the prediction of heavy tails. KW - extreme events KW - flood frequency KW - flood risk KW - upper tail Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1029/2021WR030506 SN - 0043-1397 SN - 1944-7973 VL - 58 IS - 6 PB - American Geophysical Union CY - Washington ER - TY - GEN A1 - Hudson, Paul A1 - Thieken, Annegret A1 - Bubeck, Philip T1 - The challenges of longitudinal surveys in the flood risk domain T2 - Postprints der Universität Potsdam Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - There has been much research regarding the perceptions, preferences, behaviour, and responses of people exposed to flooding and other nat- ural hazards. Cross-sectional surveys have been the predominant method applied in such research. While cross-sectional data can provide a snapshot of a respondent’s behaviour and perceptions, it cannot be assumed that the respondent’s perceptions are constant over time. As a result, many important research questions relating to dynamic processes, such as changes in risk perceptions, adaptation behaviour, and resilience cannot be fully addressed by cross-sectional surveys. To overcome these shortcomings, there has been a call for developing longitudinal (or panel) datasets in research on natural hazards, vulnerabilities, and risks. However, experiences with implementing longitudinal surveys in the flood risk domain (FRD), which pose distinct methodological challenges, are largely lacking. The key problems are sample recruitment, attrition rate, and attrition bias. We present a review of the few existing longitudinal surveys in the FRD. In addition, we investigate the potential attrition bias and attrition rates in a panel dataset of flood-affected households in Germany. We find little potential for attrition bias to occur. High attrition rates across longitudinal survey waves are the larger concern. A high attrition rate rapidly depletes the longitudinal sample. To overcome high attrition, longitudinal data should be collected as part of a multisector partnership to allow for sufficient resources to implement sample retention strategies. If flood-specific panels are developed, different sample retention strategies should be applied and evaluated in future research to understand how much-needed longitudinal surveying techniques can be successfully applied to the study of individuals threatened by flooding. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 759 KW - attrition bias KW - longitudinal KW - flood risk KW - panel KW - attrition rate Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-434092 SN - 1866-8372 IS - 759 ER -