Understanding trans-basin floods in Germany : data, information and knowledge

Flussgebietsübergreifende Hochwasserereignisse in Deutschland : Daten, Informationen und Wissen.

  • Large Central European flood events of the past have demonstrated that flooding can affect several river basins at the same time leading to catastrophic economic and humanitarian losses that can stretch emergency resources beyond planned levels of service. For Germany, the spatial coherence of flooding, the contributing processes and the role of trans-basin floods for a national risk assessment is largely unknown and analysis is limited by a lack of systematic data, information and knowledge on past events. This study investigates the frequency and intensity of trans-basin flood events in Germany. It evaluates the data and information basis on which knowledge about trans-basin floods can be generated in order to improve any future flood risk assessment. In particu-lar, the study assesses whether flood documentations and related reports can provide a valuable data source for understanding trans-basin floods. An adaptive algorithm was developed that systematically captures trans-basin floods using series of mean daily discharge at a larLarge Central European flood events of the past have demonstrated that flooding can affect several river basins at the same time leading to catastrophic economic and humanitarian losses that can stretch emergency resources beyond planned levels of service. For Germany, the spatial coherence of flooding, the contributing processes and the role of trans-basin floods for a national risk assessment is largely unknown and analysis is limited by a lack of systematic data, information and knowledge on past events. This study investigates the frequency and intensity of trans-basin flood events in Germany. It evaluates the data and information basis on which knowledge about trans-basin floods can be generated in order to improve any future flood risk assessment. In particu-lar, the study assesses whether flood documentations and related reports can provide a valuable data source for understanding trans-basin floods. An adaptive algorithm was developed that systematically captures trans-basin floods using series of mean daily discharge at a large number of sites of even time series length (1952-2002). It identifies the simultaneous occurrence of flood peaks based on the exceedance of an initial threshold of a 10 year flood at one location and consecutively pools all causally related, spatially and temporally lagged peak recordings at the other locations. A weighted cumulative index was developed that accounts for the spatial extent and the individual flood magnitudes within an event and allows quantifying the overall event severity. The parameters of the method were tested in a sensitivity analysis. An intensive study on sources and ways of information dissemination of flood-relevant publications in Germany was conducted. Based on the method of systematic reviews a strategic search approach was developed to identify relevant documentations for each of the 40 strongest trans-basin flood events. A novel framework for assessing the quality of event specific flood reports from a user’s perspective was developed and validated by independent peers. The framework was designed to be generally applicable for any natural hazard type and assesses the quality of a document addressing accessibility as well as representational, contextual, and intrinsic dimensions of quality. The analysis of time-series of mean daily discharge resulted in the identification of 80 trans-basin flood events within the period 1952-2002 in Germany. The set is dominated by events that were recorded in the hydrological winter (64%); 36% occurred during the summer months. The occurrence of floods is characterised by a distinct clustering in time. Dividing the study period into two sub-periods, we find an increase in the percentage of winter events from 58% in the first to 70.5% in the second sub-period. Accordingly, we find a significant increase in the number of extreme trans-basin floods in the second sub-period. A large body of 186 flood relevant documentations was identified. For 87.5% of the 40 strongest trans-basin floods in Germany at least one report has been found and for the most severe floods a substantial amount of documentation could be obtained. 80% of the material can be considered grey literature (i.e. literature not controlled by commercial publishers). The results of the quality assessment show that the majority of flood event specific reports are of a good quality, i.e. they are well enough drafted, largely accurate and objective, and contain a substantial amount of information on the sources, pathways and receptors/consequences of the floods. The inclusion of this information in the process of knowledge building for flood risk assessment is recommended. Both the results as well as the data produced in this study are openly accessible and can be used for further research. The results of this study contribute to an improved spatial risk assessment in Germany. The identified set of trans-basin floods provides the basis for an assessment of the chance that flooding occurs simultaneously at a number of sites. The information obtained from flood event documentation can usefully supplement the analysis of the processes that govern flood risk.show moreshow less
  • Abschätzungen zum Hochwasserrisiko beschränken sich zumeist auf die Analyse innerhalb eines Einzugsgebietes bzw. eines bestimmten Ortes. Die Zusammenhänge in größeren Regionen und vor allem Korrelationen zwischen verschiedenen Einzugsgebieten werden nur selten betrachtet. Solche einzugsgebietsübergreifenden Analysen sind jedoch sowohl für die Versicherungswirtschaft, den Katastrophenschutz sowie für großräumige strategische Hochwasserplanungen notwendig. Allerdings stehen nur für eine geringe Auswahl historischer Ereignisse Daten zur Verfügung und systematische Ansätze zu ihrer Erfassung wurden für Deutschland bisher nicht entwickelt. Die vorliegende Studie untersucht zum ersten die Häufigkeit und Intensität von flussgebietsübergreifenden Hochwasserereignissen in Deutschland anhand von gemessenen Abflüssen an einer Vielzahl von Stationen. Es können insgesamt 80 Hochwasserereignisse in Deutschland im Zeitraum von 1952-2002 nachgewiesen werden. Davon treten die meisten Ereignissen im hydrologischen Winterhalbjahr auf (64%). Wir können nAbschätzungen zum Hochwasserrisiko beschränken sich zumeist auf die Analyse innerhalb eines Einzugsgebietes bzw. eines bestimmten Ortes. Die Zusammenhänge in größeren Regionen und vor allem Korrelationen zwischen verschiedenen Einzugsgebieten werden nur selten betrachtet. Solche einzugsgebietsübergreifenden Analysen sind jedoch sowohl für die Versicherungswirtschaft, den Katastrophenschutz sowie für großräumige strategische Hochwasserplanungen notwendig. Allerdings stehen nur für eine geringe Auswahl historischer Ereignisse Daten zur Verfügung und systematische Ansätze zu ihrer Erfassung wurden für Deutschland bisher nicht entwickelt. Die vorliegende Studie untersucht zum ersten die Häufigkeit und Intensität von flussgebietsübergreifenden Hochwasserereignissen in Deutschland anhand von gemessenen Abflüssen an einer Vielzahl von Stationen. Es können insgesamt 80 Hochwasserereignisse in Deutschland im Zeitraum von 1952-2002 nachgewiesen werden. Davon treten die meisten Ereignissen im hydrologischen Winterhalbjahr auf (64%). Wir können nachweisen, dass die Häufigkeit des Auftretens in verschiedenen Perioden unterschiedlich ist, und dass im Untersuchungszeitraum eine signifikante Zunahme von Winterereignissen und damit vor allem von sehr schweren flussgebietsübergreifenden Hochwasserereignissen zu verzeichnen ist. Die Studie hatte des Weiteren zum Ziel, die verfügbare Daten- und Informationsgrundlage zur Hochwasseranalyse zu erkunden. Im speziellen wird untersucht, inwieweit Hochwasserereignisdokumentationen und verwandte Berichte als eine weitere Datenquelle für ein verbessertes Prozessverständnis genutzt werden können. Im Rahmen einer systematischen Suche konnten für die 40 größten Hochwasserereignisse in Deutschland 186 relevante Berichte identifiziert werden. 80% des Materials kann als Grauliteratur eingestuft werden, d.h. als Veröffentlichungen welche nicht durch kommerzielle Verleger publiziert wird. Die sich daraus ergebende Frage nach der Qualität der Dokumente und ihres Informationsgehaltes wurde durch die Entwicklung und Anwendung eines Qualitätsbewertungsschemas beantwortet. Die Ergebnisse der Qualitätsbewertung zeigen, dass die Mehrheit der ereignisspezifischen Hochwasserberichte von guter Qualität ist, d.h. die Berichte sind in ausreichender Qualität verfasst, größtenteils korrekt und objektiv und beinhalten eine substantielle Menge an Informationen zu den Ursachen, Verläufen, betroffenen Objekten und Schäden eines Ereignisses. Es wird empfohlen diese Informationen in die Wissenssynthese für die Hochwasserrisikobewertung einfließen zu lassen. Sowohl Ergebnisse als auch Daten dieser Studie sind so publiziert, dass sie öffentlich zugänglich sind und für weitere Forschungsfragen genutzt werden können.show moreshow less

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Metadaten
Author:Steffi Uhlemann
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus-68868
Advisor:Bruno Merz
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2013
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2013/09/30
Release Date:2013/11/19
Tag:Deutschland; Ereignisdokumentation; Grauliteratur; Hochwasser; Qualitätsbewertung
Germany; event documentation; floods; grey literature; quality assessment framework
RVK - Regensburg Classification:RC 20366, TZ 9540
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Geoökologie
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 550 Geowissenschaften
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