TY  - THES
A1  - Gómez Zapata, Juan Camilo
T1  - Towards unifying approaches in exposure modelling for scenario-based multi-hazard risk assessments
N2  - This cumulative thesis presents a stepwise investigation of the exposure modelling process for risk assessment due to natural hazards while highlighting its, to date, not much-discussed importance and associated uncertainties. Although “exposure” refers to a very broad concept of everything (and everyone) that is susceptible to damage, in this thesis it is narrowed down to the modelling of large-area residential building stocks. Classical building exposure models for risk applications have been constructed fully relying on unverified expert elicitation over data sources (e.g., outdated census datasets), and hence have been implicitly assumed to be static in time and in space. Moreover, their spatial representation has also typically been simplified by geographically aggregating the inferred composition onto coarse administrative units whose boundaries do not always capture the spatial variability of the hazard intensities required for accurate risk assessments. These two shortcomings and the related epistemic uncertainties embedded within exposure models are tackled in the first three chapters of the thesis. The exposure composition of large-area residential building stocks is studied on the scope of scenario-based earthquake loss models. Then, the proposal of optimal spatial aggregation areas of exposure models for various hazard-related vulnerabilities is presented, focusing on ground-shaking and tsunami risks. Subsequently, once the experience is gained in the study of the composition and spatial aggregation of exposure for various hazards, this thesis moves towards a multi-hazard context while addressing cumulative damage and losses due to consecutive hazard scenarios. This is achieved by proposing a novel method to account for the pre-existing damage descriptions on building portfolios as a key input to account for scenario-based multi-risk assessment. Finally, this thesis shows how the integration of the aforementioned elements can be used in risk communication practices. This is done through a modular architecture based on the exploration of quantitative risk scenarios that are contrasted with social risk perceptions of the directly exposed communities to natural hazards.
In Chapter 1, a Bayesian approach is proposed to update the prior assumptions on such composition (i.e., proportions per building typology). This is achieved by integrating high-quality real observations and then capturing the intrinsic probabilistic nature of the exposure model. Such observations are accounted as real evidence from both: field inspections (Chapter 2) and freely available data sources to update existing (but outdated) exposure models (Chapter 3). In these two chapters, earthquake scenarios with parametrised ground motion fields were transversally used to investigate the role of such epistemic uncertainties related to the exposure composition through sensitivity analyses. Parametrised scenarios of seismic ground shaking were the hazard input utilised to study the physical vulnerability of building portfolios. The second issue that was investigated, which refers to the spatial aggregation of building exposure models, was investigated within two decoupled vulnerability contexts: due to seismic ground shaking through the integration of remote sensing techniques (Chapter 3); and within a multi-hazard context by integrating the occurrence of associated tsunamis (Chapter 4). Therein, a careful selection of the spatial aggregation entities while pursuing computational efficiency and accuracy in the risk estimates due to such independent hazard scenarios (i.e., earthquake and tsunami) are discussed. Therefore, in this thesis, the physical vulnerability of large-area building portfolios due to tsunamis is considered through two main frames: considering and disregarding the interaction at the vulnerability level, through consecutive and decoupled hazard scenarios respectively, which were then contrasted.
Contrary to Chapter 4, where no cumulative damages are addressed, in Chapter 5, data and approaches, which were already generated in former sections, are integrated with a novel modular method to ultimately study the likely interactions at the vulnerability level on building portfolios. This is tested by evaluating cumulative damages and losses after earthquakes with increasing magnitude followed by their respective tsunamis. Such a novel method is grounded on the possibility of re-using existing fragility models within a probabilistic framework. The same approach is followed in Chapter 6 to forecast the likely cumulative damages to be experienced by a building stock located in a volcanic multi-hazard setting (ash-fall and lahars). In that section, special focus was made on the manner the forecasted loss metrics are communicated to locally exposed communities. Co-existing quantitative scientific approaches (i.e., comprehensive exposure models; explorative risk scenarios involving single and multiple hazards) and semi-qualitative social risk perception (i.e., level of understanding that the exposed communities have about their own risk) were jointly considered. Such an integration ultimately allowed this thesis to also contribute to enhancing preparedness, science divulgation at the local level as well as technology transfer initiatives. 
Finally, a synthesis of this thesis along with some perspectives for improvement and future work are presented.
N2  - Diese kumulative Diplomarbeit stellt eine schrittweise Untersuchung des Expositionsmodellierungsprozesses für die Risikobewertung durch Naturgefahren dar und weist auf seine bisher wenig diskutierte Bedeutung und die damit verbundenen Unsicherheiten hin. Obwohl sich „Exposition“ auf einen sehr weiten Begriff von allem (und jedem) bezieht, der für Schäden anfällig ist, wird er in dieser Arbeit auf die Modellierung von großräumigen Wohngebäudebeständen eingeengt. Klassische Gebäudeexpositionsmodelle für Risikoanwendungen wurden vollständig auf der Grundlage unbestätigter Expertenerhebungen über Datenquellen (z. B. veraltete Volkszählungsdatensätze) erstellt und wurden daher implizit als zeitlich und räumlich statisch angenommen. Darüber hinaus wurde ihre räumliche Darstellung typischerweise auch vereinfacht, indem die abgeleitete Zusammensetzung geografisch auf grobe Verwaltungseinheiten aggregiert wurde, deren Grenzen nicht immer die räumliche Variabilität der Gefahrenintensitäten erfassen, die für genaue Risikobewertungen erforderlich sind. Diese beiden Mängel und die damit verbundenen epistemischen Unsicherheiten, die in Expositionsmodellen eingebettet sind, werden in den ersten drei Kapiteln der Dissertation verfolgt. Die Exposure-Zusammensetzung von großflächigen Wohngebäudebeständen wird im Rahmen szenariobasierter Erdbebenschadenmodelle untersucht. Anschließend wird der Vorschlag optimaler räumlicher Aggregationsbereiche von Expositionsmodellen für verschiedene gefahrenbezogene Anfälligkeiten präsentiert, wobei der Schwerpunkt auf Bodenerschütterungs- und Tsunami-Risiken liegt. Anschließend, sobald die Erfahrung in der Untersuchung der Zusammensetzung und räumlichen Aggregation der Exposition für verschiedene Gefahren gesammelt wurde, bewegt sich diese Arbeit in Richtung eines Kontextes mit mehreren Gefahren, während sie sich mit kumulativen Schäden und Verlusten aufgrund aufeinanderfolgender Gefahrenszenarien befasst. Dies wird erreicht, indem eine neuartige Methode vorgeschlagen wird, um die bereits bestehenden Schadensbeschreibungen an Gebäudeportfolios als Schlüsseleingabe für die Berücksichtigung einer szenariobasierten Multi-Risiko-Bewertung zu berücksichtigen. Abschließend zeigt diese Arbeit, wie die Integration der oben genannten Elemente in der Risikokommunikation genutzt werden kann. Dies erfolgt durch eine modulare Architektur, die auf der Untersuchung quantitativer Risikoszenarien basiert, die mit der sozialen Risikowahrnehmung der direkt von Naturgefahren betroffenen Gemeinschaften kontrastiert werden.
In Kapitel 1 wird ein bayesianischer Ansatz vorgeschlagen, um die früheren Annahmen zu einer solchen Zusammensetzung (d. h. Anteile pro Gebäudetypologie) zu aktualisieren. Dies wird erreicht, indem hochwertige reale Beobachtungen integriert und dann die intrinsische Wahrscheinlichkeitsnatur des Expositionsmodells erfasst wird. Solche Beobachtungen werden sowohl aus Feldbegehungen (Kapitel 2) als auch aus frei verfügbaren Datenquellen zur Aktualisierung bestehender (aber veralteter) Expositionsmodelle (Kapitel 3) als echte Beweise gewertet. In diesen beiden Kapiteln wurden Erdbebenszenarien mit parametrisierten Bodenbewegungsfeldern transversal verwendet, um die Rolle solcher epistemischen Unsicherheiten in Bezug auf die Expositionszusammensetzung durch Sensitivitätsanalysen zu untersuchen. Parametrisierte Szenarien seismischer Bodenerschütterungen waren der Gefahreneingang, der verwendet wurde, um die physische Anfälligkeit von Gebäudeportfolios zu untersuchen. Das zweite untersuchte Problem, das sich auf die räumliche Aggregation von Gebäudeexpositionsmodellen bezieht, wurde in zwei entkoppelten Vulnerabilitätskontexten untersucht: durch seismische Bodenerschütterungen durch die Integration von Fernerkundungstechniken (Kapitel 3); und innerhalb eines Multi-Hazard-Kontextes durch Einbeziehung des Auftretens assoziierter Tsunamis (Kapitel 4). Darin wird eine sorgfältige Auswahl der räumlichen Aggregationseinheiten bei gleichzeitigem Streben nach Recheneffizienz und Genauigkeit bei den Risikoschätzungen aufgrund solcher unabhängiger Gefahrenszenarien (d. h. Erdbeben und Tsunami) diskutiert. Daher wird in dieser Arbeit die physische Vulnerabilität von großen Gebäudeportfolios durch Tsunamis durch zwei Hauptrahmen betrachtet: Berücksichtigung und Nichtberücksichtigung der Wechselwirkung auf der Vulnerabilitätsebene, durch aufeinanderfolgende bzw. entkoppelte Gefahrenszenarien, die dann gegenübergestellt wurden.
Im Gegensatz zu Kapitel 4, wo keine kumulativen Schäden angesprochen werden, werden in Kapitel 5 Daten und Ansätze, die bereits in früheren Abschnitten generiert wurden, mit einer neuartigen modularen Methode integriert, um letztendlich die wahrscheinlichen Wechselwirkungen auf der Schwachstellenebene beim Aufbau von Portfolios zu untersuchen. Dies wird getestet, indem kumulative Schäden und Verluste nach Erdbeben mit zunehmender Magnitude gefolgt von den jeweiligen Tsunamis bewertet werden. Eine solche neuartige Methode basiert auf der Möglichkeit, bestehende Fragilitätsmodelle innerhalb eines probabilistischen Rahmens wiederzuverwenden. Derselbe Ansatz wird in Kapitel 6 verfolgt, um die wahrscheinlichen kumulativen Schäden zu prognostizieren, denen ein Gebäudebestand ausgesetzt sein wird, der sich in einer vulkanischen Umgebung mit mehreren Gefahren (Aschefall und Lahare) befindet. In diesem Abschnitt wurde besonderes Augenmerk auf die Art und Weise gelegt, wie die prognostizierten Verlustmetriken an lokal exponierte Gemeinden kommuniziert werden. Koexistierende quantitative wissenschaftliche Ansätze (d. h. umfassende Expositionsmodelle; explorative Risikoszenarien mit Einzel- und Mehrfachgefahren) und semiqualitative soziale Risikowahrnehmung (d. h. Grad des Verständnisses, das die exponierten Gemeinschaften über ihr eigenes Risiko haben) wurden gemeinsam berücksichtigt. Eine solche Integration ermöglichte es dieser Arbeit schließlich auch, zur Verbesserung der Bereitschaft, der wissenschaftlichen Verbreitung auf lokaler Ebene sowie zu Technologietransferinitiativen beizutragen.
Abschließend wird eine Zusammenfassung dieser These zusammen mit einigen Perspektiven für Verbesserungen und zukünftige Arbeiten präsentiert.
KW  - exposure
KW  - multi-hazard
KW  - risk analysis
KW  - risk communication
KW  - uncertainty analysis
KW  - tsunami risk
KW  - spatial aggregation
KW  - seismic risk
KW  - Expositionsmodellen
KW  - Multi-Hazard
KW  - Risikoanalyse
KW  - Risikokommunikation
KW  - seismisches Risiko
KW  - räumliche Aggregation
KW  - Tsunami-Risiko
KW  - Unsicherheitsanalyse
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-586140
ER  - 
TY  - RPRT
A1  - Thieken, Annegret
A1  - Otto, Antje
A1  - Haupt, Wolfgang
A1  - Eckersley, Peter
A1  - Kern, Kristine
A1  - Ullrich, Susann
A1  - Hautz, Timo
A1  - Rocker, Philipp
A1  - Schulz, Rabea
A1  - Sausen, Hannah
A1  - Dillenardt, Lisa
A1  - Rose, Claudia
A1  - Schmidt, Katja
A1  - Huber, Bettina
A1  - Sterzel, Till
A1  - Marken, Marieke
A1  - Miechielsen, Milena
ED  - Otto, Antje
ED  - Thieken, Annegret
T1  - Urbane Resilienz gegenüber extremen Wetterereignissen
T1  - Urban resilience to extreme weather events
BT  - Gemeinsamer Verbundabschlussbericht des Forschungsprojektes ExTrass
BT  - Joint final report of the research project ExTrass
N2  - Aufgrund der hohen Konzentration von Bevölkerung, ökonomischen Werten und Infrastrukturen können Städte stark von extremen Wetterereignissen getroffen werden. Insbesondere Hitzewellen und Überflutungen in Folge von Starkregen verursachen in Städten immense gesundheitliche und finanzielle Schäden. Um Schäden zu verringern oder gar zu vermeiden, ist es notwendig, entsprechende Vorsorge- und Klimaanpassungsmaßnahmen zu implementieren.
Im Projekt „Urbane Resilienz gegenüber extremen Wetterereignissen – Typologien und Transfer von Anpassungsstrategien in kleinen Großstädten und Mittelstädten” (ExTrass) lag der Fokus auf den beiden extremen Wetterereignissen Hitze und Starkregen sowie auf kleineren Großstädten (100.000 bis 500.000 Einwohner:innen) und kreisfreien Mittelstädten mit mehr als 50.000 Einwohner:innen. Im Projekt wurde die Stärkung der Klimaresilienz als Verbesserung der Fähigkeiten von Städten, aus vergangenen Ereignissen zu lernen sowie sich an antizipierte Gefahren anzupassen, verstanden. Klimaanpassung wurde demnach als ein Prozess aufgefasst, der durch die Umsetzung von potenziell schadensreduzierenden Maßnahmen beschreib- und operationalisierbar wird. 
Das Projekt hatte zwei Ziele: Erstens sollte die Klimaresilienz in den drei Fallstudienstädten Potsdam, Remscheid und Würzburg messbar gestärkt werden. Zweitens sollten Transferpotenziale zwischen Groß- und Mittelstädten in Deutschland identifiziert und besser nutzbar gemacht werden, damit die Wirkung von Pilotvorhaben über die direkt involvierten Städte hinausgehen kann. Im Projekt standen folgende vier Leitfragen im Fokus:
• Wie verbreitet sind Klimaanpassungsaktivitäten in Großstädten und größeren kreisfreien Mittelstädten in Deutschland?
• Welche hemmenden und begünstigenden Faktoren beeinflussen die Klimaanpassung? 
• Welche Maßnahmen der Klimaanpassung werden tatsächlich umgesetzt, und wie kann die Umsetzung verbessert werden? Was behindert? 
• Inwiefern lassen sich Beispiele guter Praxis auf andere Städte übertragen, adaptieren oder weiterentwickeln?
Die Hauptergebnisse zu diesen Fragestellungen sind im vorliegenden Bericht zusammengefasst.
N2  - Due to the high concentration of population, economic assets and infrastructure, cities are severely affected by the effects of climate change. In particular, heat waves and flooding as a result of heavy rain cause immense health and financial damages in cities. In order to reduce or even avoid the effects of such extreme weather events, appropriate precautionary and climate adaptation measures must be implemented.
The project "Urban resilience to extreme weather events – typologies and transfer of adaptation strategies in small and medium-sized cities" (ExTrass) focused on the two extreme weather events heat and heavy rain as well as on smaller cities (100,000 to 500,000 inhabitants) and independent medium-sized towns with more than 50,000 inhabitants. Within the project, strengthening climate resilience was understood as improving the ability of cities to learn from past events and adapt to anticipated hazards. Accordingly, climate adaptation was seen as a process that can be described and operationalized through the implementation of potentially damage-reducing measures.
The project had two goals: The first goal was to measurably strengthen climate resilience in the three case study cities of Potsdam, Remscheid and Würzburg. The second goal was to identify and improve the transfer potential of climate adaptation measures between cities in Germany. The project focused on the following four key questions:
• How widespread are climate adaptation activities in large cities and larger independent medium-sized cities in Germany?
• Which inhibiting and enabling factors influence climate adaptation and how do they work?
• Which climate adaptation measures are actually being implemented and how can implementation be improved? What hinders implementation?
• To what extent can examples of good practice be transferred, adapted or further developed to other cities?
The main results of these questions have been summarized in the present report.
KW  - Klimaanpassung
KW  - Resilienz
KW  - Hitze
KW  - Starkregen
KW  - Risikokommunikation
KW  - Stadtplanung
KW  - Begrünung
KW  - climate adaptation
KW  - resilience
KW  - heat
KW  - heavy rain
KW  - risk communication
KW  - urban planning
KW  - greening
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-555427
ER  - 
TY  - RPRT
A1  - Thieken, Annegret
A1  - Dierck, Julia
A1  - Dunst, Lea
A1  - Göpfert, Christian
A1  - Heidenreich, Anna
A1  - Hetz, Karen
A1  - Kern, Julia
A1  - Kern, Kristine
A1  - Lipp, Torsten
A1  - Lippert, Cordine
A1  - Meves, Monika
A1  - Niederhafner, Stefan
A1  - Otto, Antje
A1  - Rohrbacher, Christian
A1  - Schmidt, Katja
A1  - Strate, Leander
A1  - Stumpp, Inga
A1  - Walz, Ariane
T1  - Urbane Resilienz gegenüber extremen Wetterereignissen – Typologien und Transfer von Anpassungsstrategien in kleinen Großstädten und Mittelstädten (ExTrass)
BT  - Verbundvorhaben „Zukunftsstadt“ (Definitionsprojekt)
N2  - Weltweit verursachen Städte etwa 70 % der Treibhausgasemissionen und sind daher wichtige Akteure im Klimaschutz bzw. eine wichtige Zielgruppe von Klimapolitiken. Gleichzeitig sind Städte besonders stark von möglichen Auswirkungen des Klimawandels betroffen: Insbesondere extreme Wetterereignisse wie Hitzewellen oder Starkregenereignisse mit Überflutungen verursachen in Städten hohe Sachschäden und wirken sich negativ auf die Gesundheit der städtischen Bevölkerung aus. Daher verfolgt das Projekt ExTrass das Ziel, die städtische Resilienz gegenüber extremen Wetterereignissen in enger Zusammenarbeit mit Stadtverwaltungen, Strukturen des Bevölkerungsschutzes und der Zivilgesellschaft zu stärken. Im Fokus stehen dabei (kreisfreie) Groß- und Mittelstädte mit 50.000 bis 500.000 Einwohnern, insbesondere die Fallstudienstädte Potsdam, Remscheid und Würzburg.
Der vorliegende Bericht beinhaltet die Ergebnisse der 14-monatigen Definitionsphase von ExTrass, in der vor allem die Abstimmung eines Arbeitsprogramms im Mittelpunkt stand, das in einem nachfolgenden dreijährigen Forschungsprojekt (F+E-Phase) gemeinsam von Wissenschaft und Praxispartnern umgesetzt werden soll. Begleitend wurde eine Bestandsaufnahme von Klimaanpassungs- und Klimaschutzstrategien/-plänen in 99 deutschen Groß- und Mittelstädten vorgenommen. Zudem wurden für Potsdam und Würzburg Pfadanalysen für die Klimapolitik durchgeführt. Darin wird insbesondere die Bedeutung von Schlüsselakteuren deutlich. Weiterhin wurden im Rahmen von Stakeholder-Workshops Anpassungsherausforderungen und aktuelle Handlungsbedarfe in den Fallstudienstädten identifiziert und Lösungsansätze erarbeitet, die in der F+E-Phase entwickelt und getestet werden sollen. Neben Maßnahmen auf gesamtstädtischer Ebene und auf Stadtteilebene wurden Maßnahmen angestrebt, die die Risikowahrnehmung, Vorsorge und Selbsthilfefähigkeit von Unternehmen und Bevölkerung stärken können. Daher wurde der Stand der Risikokommunikation in Deutschland für das Projekt aufgearbeitet und eine erste Evaluation von Risikokommunikationswerkzeugen durchgeführt. Der Bericht endet mit einer Kurzfassung des Arbeitsprogramms 2018-2021.
N2  - Cities are responsible for around 70 % of the global greenhouse gas emissions and are hence important for climate mitigation; consequently they are a crucial target group of climate policies. At the same time, cities are also severely affected by potential impacts of climate change: extreme weather events such as heat waves or heavy precipitation (pluvial floods) cause high economic losses in urban areas and have adverse effects on the health of the urban population. Therefore, the project ExTrass is aimed at measurably enhancing cities’ resilience against extreme weather events jointly with representatives of urban administrations, disaster assistance and civil society. The project focusses on small metropolises and medium-sized cities with 50,000 to 500,000 inhabitants, in particular on the case study cities of Potsdam, Remscheid and Würzburg.
The report summarizes the results of a 14-month definition phase whose main purpose was to define the research program of the successive 3-year-R+D-project, to be implemented jointly by researchers and practitioners. In addition, an inventory of climate change adaptation and climate mitigation strategies and plans of 99 German metropolises and medium-sized cities was created. Moreover, an in-depth analysis of the pathways of climate policies in the cities of Potsdam and Würzburg was conducted, which particularly revealed the relevance of key personalities. Furthermore, current challenges in climate adaptation and needs for action were identified during stakeholder workshops in the case study cities. In addition, possible solutions were discussed which will be implemented and tested during the R+D-project. Besides measures on the city level and on the level of urban districts, options that improve risk awareness, preparedness and coping capacities of enterprises and residents are strived for. Thus the state-of-the-art of risk communication in Germany was reviewed for the project and a first evaluation of a serious game was performed. The report ends with a brief outline of the work program 2018-2021.
KW  - Klimaanpassung
KW  - Klimaschutz
KW  - Pfadanalysen
KW  - Stadtentwicklung
KW  - Hitze
KW  - Starkregen
KW  - Risikokommunikation
KW  - Potsdam
KW  - Würzburg
KW  - Deutschland
KW  - Climate Adaptation
KW  - Climate Mitigation
KW  - analysis of pathways
KW  - urban development
KW  - heat
KW  - pluvial flooding
KW  - risk communication
KW  - city of Potsdam
KW  - city of Wuerzburg
KW  - Germany
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-416067
ER  -