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Droughts in São Paulo
(2023)
Literature has suggested that droughts and societies are mutually shaped and, therefore, both require a better understanding of their coevolution on risk reduction and water adaptation. Although the Sao Paulo Metropolitan Region drew attention because of the 2013-2015 drought, this was not the first event. This paper revisits this event and the 1985-1986 drought to compare the evolution of drought risk management aspects. Documents and hydrological records are analyzed to evaluate the hazard intensity, preparedness, exposure, vulnerability, responses, and mitigation aspects of both events. Although the hazard intensity and exposure of the latter event were larger than the former one, the policy implementation delay and the dependency of service areas in a single reservoir exposed the region to higher vulnerability. In addition to the structural and non-structural tools implemented just after the events, this work raises the possibility of rainwater reuse for reducing the stress in reservoirs.
Preface
(2016)
In Vorbereitung der Allgemeinen Bemerkung Nr. 36 zum Recht auf Leben vollzieht der Menschenrechtsausschuss der Vereinten Nationen eine begriffliche Wendung: Fortan wird der Ausschuss nicht mehr von “vulnerable persons”, sondern von “persons in situations of vulnerability” sprechen. Zugleich scheint in der Wendung ein geändertes Verständnis von Vulnerabilität zu liegen, welches strukturelle Ungleichheiten und äußere Umstände, die Verwundbarkeit erzeugen, begrifflich erfasst. Das neue Verständnis scheint damit auch die Problematik der Zuschreibung von Verwundbarkeit zu entschärfen, die ihrerseits zu Marginalisierung betroffener Individuen führen kann. Der Beitrag vollzieht die Debatte um das neue Verständnis von Vulnerabilität im Menschenrechtsausschuss nach, und kontextualisiert diese innerhalb der aktuellen Spruchpraxis des Ausschusses. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei den Klimafällen, welche, so wird argumentiert, in besonderer Weise äußere, vulnerabilitätsproduzierende Umstände adressieren. Schließlich werden die potenziellen Stärken und Schwächen der begrifflichen Wendung reflektiert.
The identification of vulnerabilities in IT infrastructures is a crucial problem in enhancing the security, because many incidents resulted from already known vulnerabilities, which could have been resolved. Thus, the initial identification of vulnerabilities has to be used to directly resolve the related weaknesses and mitigate attack possibilities. The nature of vulnerability information requires a collection and normalization of the information prior to any utilization, because the information is widely distributed in different sources with their unique formats. Therefore, the comprehensive vulnerability model was defined and different sources have been integrated into one database. Furthermore, different analytic approaches have been designed and implemented into the HPI-VDB, which directly benefit from the comprehensive vulnerability model and especially from the logical preconditions and postconditions.
Firstly, different approaches to detect vulnerabilities in both IT systems of average users and corporate networks of large companies are presented. Therefore, the approaches mainly focus on the identification of all installed applications, since it is a fundamental step in the detection. This detection is realized differently depending on the target use-case. Thus, the experience of the user, as well as the layout and possibilities of the target infrastructure are considered. Furthermore, a passive lightweight detection approach was invented that utilizes existing information on corporate networks to identify applications.
In addition, two different approaches to represent the results using attack graphs are illustrated in the comparison between traditional attack graphs and a simplistic graph version, which was integrated into the database as well. The implementation of those use-cases for vulnerability information especially considers the usability. Beside the analytic approaches, the high data quality of the vulnerability information had to be achieved and guaranteed. The different problems of receiving incomplete or unreliable information for the vulnerabilities are addressed with different correction mechanisms. The corrections can be carried out with correlation or lookup mechanisms in reliable sources or identifier dictionaries. Furthermore, a machine learning based verification procedure was presented that allows an automatic derivation of important characteristics from the textual description of the vulnerabilities.
Recently a multitude of empirically derived damage models have been applied to project future tropical cyclone (TC) losses for the United States. In their study (Geiger et al 2016 Environ. Res. Lett. 11 084012) compared two approaches that differ in the scaling of losses with socio-economic drivers: the commonly-used approach resulting in a sub-linear scaling of historical TC losses with a nation's affected gross domestic product (GDP), and the disentangled approach that shows a sub-linear increase with affected population and a super-linear scaling of relative losses with per capita income. Statistics cannot determine which approach is preferable but since process understanding demands that there is a dependence of the loss on both GDP per capita and population, an approach that accounts for both separately is preferable to one which assumes a specific relation between the two dependencies. In the accompanying comment, Rybski et al argued that there is no rigorous evidence to reach the conclusion that high-income does not protect against hurricane losses. Here we affirm that our conclusion is drawn correctly and reply to further remarks raised in the comment, highlighting the adequateness of our approach but also the potential for future extension of our research.
Damage due to tropical cyclones accounts for more than 50% of all meteorologically-induced economic losses worldwide. Their nominal impact is projected to increase substantially as the exposed population grows, per capita income increases, and anthropogenic climate change manifests. So far, historical losses due to tropical cyclones have been found to increase less than linearly with a nation's affected gross domestic product (GDP). Here we show that for the United States this scaling is caused by a sub-linear increase with affected population while relative losses scale super-linearly with per capita income. The finding is robust across a multitude of empirically derived damage models that link the storm's wind speed, exposed population, and per capita GDP to reported losses. The separation of both socio-economic predictors strongly affects the projection of potential future hurricane losses. Separating the effects of growth in population and per-capita income, per hurricane losses with respect to national GDP are projected to triple by the end of the century under unmitigated climate change, while they are estimated to decrease slightly without the separation.
Die Anpassung von Sektoren an veränderte klimatische Bedingungen erfordert ein Verständnis von regionalen Vulnerabilitäten. Vulnerabilität ist als Funktion von Sensitivität und Exposition, welche potentielle Auswirkungen des Klimawandels darstellen, und der Anpassungsfähigkeit von Systemen definiert. Vulnerabilitätsstudien, die diese Komponenten quantifizieren, sind zu einem wichtigen Werkzeug in der Klimawissenschaft geworden. Allerdings besteht von der wissenschaftlichen Perspektive aus gesehen Uneinigkeit darüber, wie diese Definition in Studien umgesetzt werden soll. Ausdiesem Konflikt ergeben sich viele Herausforderungen, vor allem bezüglich der Quantifizierung und Aggregierung der einzelnen Komponenten und deren angemessenen Komplexitätsniveaus. Die vorliegende Dissertation hat daher zum Ziel die Anwendbarkeit des Vulnerabilitätskonzepts voranzubringen, indem es in eine systematische Struktur übersetzt wird. Dies beinhaltet alle Komponenten und schlägt für jede Klimaauswirkung (z.B. Sturzfluten) eine Beschreibung des vulnerablen Systems vor (z.B. Siedlungen), welches direkt mit einer bestimmten Richtung eines relevanten klimatischen Stimulus in Verbindung gebracht wird (z.B. stärkere Auswirkungen bei Zunahme der Starkregentage). Bezüglich der herausfordernden Prozedur der Aggregierung werden zwei alternative Methoden, die einen sektorübergreifenden Überblick ermöglichen, vorgestellt und deren Vor- und Nachteile diskutiert. Anschließend wird die entwickelte Struktur einer Vulnerabilitätsstudie mittels eines indikatorbasierten und deduktiven Ansatzes beispielhaft für Gemeinden in Nordrhein-Westfalen in Deutschland angewandt. Eine Übertragbarkeit auf andere Regionen ist dennoch möglich. Die Quantifizierung für die Gemeinden stützt sich dabei auf Informationen aus der Literatur. Da für viele Sektoren keine geeigneten Indikatoren vorhanden waren, werden in dieser Arbeit neue Indikatoren entwickelt und angewandt, beispielsweise für den Forst- oder Gesundheitssektor. Allerdings stellen fehlende empirische Daten bezüglich relevanter Schwellenwerte eine Lücke dar, beispielsweise welche Stärke von Klimaänderungen eine signifikante Auswirkung hervorruft. Dies führt dazu, dass die Studie nur relative Aussagen zum Grad der Vulnerabilität jeder Gemeinde im Vergleich zum Rest des Bundeslandes machen kann. Um diese Lücke zu füllen, wird für den Forstsektor beispielhaft die heutige und zukünftige Sturmwurfgefahr von Wäldern berechnet. Zu diesem Zweck werden die Eigenschaften der Wälder mit empirischen Schadensdaten eines vergangenen Sturmereignisses in Verbindung gebracht. Der sich daraus ergebende Sensitivitätswert wird anschließend mit den Windverhältnissen verknüpft. Sektorübergreifende Vulnerabilitätsstudien erfordern beträchtliche Ressourcen, was oft deren Anwendbarkeit erschwert. In einem nächsten Schritt wird daher das Potential einer Vereinfachung der Komplexität anhand zweier sektoraler Beispiele untersucht. Um das Auftreten von Waldbränden vorherzusagen, stehen zahlreiche meteorologische Indices zur Verfügung, welche eine Spannbreite unterschiedlicher Komplexitäten aufweisen. Bezüglich der Anzahl monatlicher Waldbrände weist die relative Luftfeuchtigkeit für die meisten deutschen Bundesländer eine bessere Vorhersagekraft als komplexere Indices auf. Dies ist er Fall, obgleich sie selbst als Eingangsvariable für die komplexeren Indices verwendet wird. Mit Hilfe dieses einzelnen meteorologischen Faktors kann also die Waldbrandgefahr in deutschen Region ausreichend genau ausgedrückt werden, was die Ressourceneffizienz von Studien erhöht. Die Methodenkomplexität wird auf ähnliche Weise hinsichtlich der Anwendung des ökohydrologischen Modells SWIM für die Region Brandenburg untersucht. Die interannuellen Bodenwasserwerte, welche durch dieses Modell simuliert werden, können nur unzureichend durch ein einfacheres statistisches Modell, welches auf denselben Eingangsdaten aufbaut, abgebildet werden. Innerhalb eines Zeithorizonts von Jahrzehnten, kann der statistische Ansatz jedoch das Bodenwasser zufriedenstellend abbilden und zeigt eine Dominanz der Bodeneigenschaft Feldkapazität. Dies deutet darauf hin, dass die Komplexität im Hinblick auf die Anzahl der Eingangsvariablen für langfristige Berechnungen reduziert werden kann. Allerdings sind die Aussagen durch fehlende beobachtete Bodenwasserwerte zur Validierung beschränkt. Die vorliegenden Studien zur Vulnerabilität und ihren Komponenten haben gezeigt, dass eine Anwendung noch immer wissenschaftlich herausfordernd ist. Folgt man der hier verwendeten Vulnerabilitätsdefinition, treten zahlreiche Probleme bei der Implementierung in regionalen Studien auf. Mit dieser Dissertation wurden Fortschritte bezüglich der aufgezeigten Lücken bisheriger Studien erzielt, indem eine systematische Struktur für die Beschreibung und Aggregierung von Vulnerabilitätskomponenten erarbeitet wurde. Hierfür wurden mehrere Ansätze diskutiert, die jedoch Vor- und Nachteile besitzen. Diese sollten vor der Anwendung von zukünftigen Studien daher ebenfalls sorgfältig abgewogen werden. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass ein Potential besteht einige Ansätze zu vereinfachen, jedoch sind hierfür weitere Untersuchungen nötig. Insgesamt konnte die Dissertation die Anwendung von Vulnerabilitätsstudien als Werkzeug zur Unterstützung von Anpassungsmaßnahmen stärken.
Social inequalities lead to flood resilience inequalities across social groups, a topic that requires improved documentation and understanding. The objective of this paper is to attend to these differences by investigating self-stated flood recovery across genders in Vietnam as a conceptual replication of earlier results from Germany. This study employs a regression-based analysis of 1,010 respondents divided between a rural coastal and an urban community in Thua Thien-Hue province. The results highlight an important set of recovery process-related variables. The set of relevant variables is similar across genders in terms of inclusion and influence, and includes age, social capital, internal and external support after a flood, perceived severity of previous flood impacts, and the perception of stress-resilience. However, women were affected more heavily by flooding in terms of longer recovery times, which should be accounted for in risk management. Overall, the studied variables perform similarly in Vietnam and Germany. This study, therefore, conceptually replicates previous results suggesting that women display slightly slower recovery levels as well as that psychological variables influence recovery rates more than adverse flood impacts. This provides an indication of the results' potentially robust nature due to the different socio-environmental contexts in Germany and Vietnam.
Social inequalities lead to flood resilience inequalities across social groups, a topic that requires improved documentation and understanding. The objective of this paper is to attend to these differences by investigating self-stated flood recovery across genders in Vietnam as a conceptual replication of earlier results from Germany. This study employs a regression-based analysis of 1,010 respondents divided between a rural coastal and an urban community in Thua Thien-Hue province. The results highlight an important set of recovery process-related variables. The set of relevant variables is similar across genders in terms of inclusion and influence, and includes age, social capital, internal and external support after a flood, perceived severity of previous flood impacts, and the perception of stress-resilience. However, women were affected more heavily by flooding in terms of longer recovery times, which should be accounted for in risk management. Overall, the studied variables perform similarly in Vietnam and Germany. This study, therefore, conceptually replicates previous results suggesting that women display slightly slower recovery levels as well as that psychological variables influence recovery rates more than adverse flood impacts. This provides an indication of the results' potentially robust nature due to the different socio-environmental contexts in Germany and Vietnam.
Adaptation to flood risk
(2017)
As flood impacts are increasing in large parts of the world, understanding the primary drivers of changes in risk is essential for effective adaptation. To gain more knowledge on the basis of empirical case studies, we analyze eight paired floods, that is, consecutive flood events that occurred in the same region, with the second flood causing significantly lower damage. These success stories of risk reduction were selected across different socioeconomic and hydro-climatic contexts. The potential of societies to adapt is uncovered by describing triggered societal changes, as well as formal measures and spontaneous processes that reduced flood risk. This novel approach has the potential to build the basis for an international data collection and analysis effort to better understand and attribute changes in risk due to hydrological extremes in the framework of the IAHSs Panta Rhei initiative. Across all case studies, we find that lower damage caused by the second event was mainly due to significant reductions in vulnerability, for example, via raised risk awareness, preparedness, and improvements of organizational emergency management. Thus, vulnerability reduction plays an essential role for successful adaptation. Our work shows that there is a high potential to adapt, but there remains the challenge to stimulate measures that reduce vulnerability and risk in periods in which extreme events do not occur.