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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.
Eine Zunahme der allgemeinen Temperatur auf Grund des Klimawandels und die damit einhergehende Zunahme von Hitzewellen führten dazu, dass das Landesamt für Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) einen Leitfaden für den Schutz der positiven Klimafunktion urbaner Böden herausgab. Darauf aufbauend wurde auf regionaler Ebene für die Stadt Düsseldorf die Kühlleistung der urbanen Böden quantifiziert, um besonders schutzwürdige Bereiche zu identifizieren. Im Rahmen des Projektes ExTrass sollte nun die Kühlleistung urbaner Böden innerhalb Remscheids quantifiziert werden, jedoch auf Basis von frei zugänglichen Daten. Eine solche Datengrundlage schließt eine Modellierung des Bodenwasserhaushaltes, welches die Grundlage der Quantifizierung in Düsseldorf war, für Remscheid aus. Jedoch bietet der vorgestellte Ansatz die Möglichkeit, eine solche Untersuchung auch in anderen Gemeinden innerhalb Deutschlands mit relativ wenig Aufwand durchzuführen.
Die Kühlleistung der Böden wurde über die nutzbare Feldkapazität abgeschätzt, welche das Wasserspeichervolumen der obersten durchwurzelten Bodenzone angibt. Es ist der Bodenwasserspeicher, der Wasser für die Evapotranspiration zur Verfügung stellt und damit maßgeblich die Kühlleistung eines Bodens definiert, d.h. durch direkte Evaporation des Bodenwassers sowie durch die Transpiration von Wasser durch Pflanzen. In die Erstellung der Karte sind eingegangen: (a) die Bodenkarte Nordrhein-Westfalens (BK50), um die nutzbare Feldkapazität (nFK) je Fläche zu bestimmen; (b) der Landnutzungsdatensatz UrbanAtlas 2012, in Verbindung mit einer Literaturrecherche, um den Einfluss der Landnutzung auf die Werte der nFK, insbesondere im Hinblick auf Versiegelung und Verdichtung herzuleiten; und (c) OpenStreetMap (OSM), um den Anteil der versiegelten Flächen genauer zu bestimmen, als dies auf Basis des UrbanAtlas möglich gewesen wäre.
Es hat sich gezeigt, dass dieser Ansatz geeignet ist, um die räumliche Verteilung der potenziellen Bodenkühlfunktion innerhalb einer Stadt zu untersuchen. Es ist zu beachten, dass der Einfluss des Grundwassers in Remscheid nicht berücksichtigt werden konnte. Denn es ist damit zu rechnen, dass die Grundwasserverhältnisse aufgrund der geologischen und topographischen Situation in Remscheid kleinräumig Variationen unterliegen und es somit
keinen durchgängigen und kartierten Aquifer gibt.
Kleingartenanlagen, Parks und Friedhöhe im innerstädtischen Bereich und allgemein die Landnutzungsklassen Wald und Grünland wurden als Flächen mit einem besonders hohem potenziellen Bodenkühlpotenzial identifiziert. Solche Flächen sind besonders schützenswert. Die Analyse der Speicherfüllstände der oberen Bodenzone, basierend auf der erstellten Karte der potenziellen Bodenkühlfunktion und der klimatischen Wasserbilanz, ergab, dass besonders innerstädtische Flächen, die einen kleinen Bodenwasserspeicher haben, in einem trockenen Jahr bereits früh im Sommer ihre Kühlfunktion verlieren und bei Hitzewellen somit eine verringerte positive Klimafunktion haben. Gestützt wird diese Aussage durch eine Auswertung des normalisierten differenzierten Vegetationsindex (NDVI), der genutzt wurde, um die Veränderung der Pflanzenvitalität vor und nach einer Hitzeperiode im Juni/Juli 2018 zu untersuchen.
Messungen mit Meteobikes, einer Vorrichtung, die dazu geeignet ist, während einer Radfahrt kontinuierlich die Temperatur zu messen, stützen die Erkenntnis, dass innerstädtische Grünflächen wie Parks eine positive Wirkung auf das urbane Mikroklima haben. Weiterhin zeigen diese Messungen, dass die Topographie innerhalb des Untersuchungsgebietes die Aufheizung einzelner Flächen und die Temperaturverteilung vermutlich mitbestimmt. Die hier vorgestellte Karte der potenziellen Kühlfunktion für Remscheid sollte als Ergänzung in die Klimafunktionskarte für Remscheid eingehen und den bestehenden Layer „flächenhafte Klimafunktion“, der nur die Landnutzung berücksichtigt, ersetzen.
Recent policy changes highlight the need for citizens to take adaptive actions to reduce flood-related impacts. Here, we argue that these changes represent a wider behavioral turn in flood risk management (FRM). The behavioral turn is based on three fundamental assumptions: first, that the motivations of citizens to take adaptive actions can be well understood so that these motivations can be targeted in the practice of FRM; second, that private adaptive measures and actions are effective in reducing flood risk; and third, that individuals have the capacities to implement such measures. We assess the extent to which the assumptions can be supported by empirical evidence. We do this by engaging with three intellectual catchments. We turn to research by psychologists and other behavioral scientists which focus on the sociopsychological factors which influence individual motivations (Assumption 1). We engage with economists, engineers, and quantitative risk analysts who explore the extent to which individuals can reduce flood related impacts by quantifying the effectiveness and efficiency of household-level adaptive measures (Assumption 2). We converse with human geographers and sociologists who explore the types of capacities households require to adapt to and cope with threatening events (Assumption 3). We believe that an investigation of the behavioral turn is important because if the outlined assumptions do not hold, there is a risk of creating and strengthening inequalities in FRM. Therefore, we outline the current intellectual and empirical knowledge as well as future research needs. Generally, we argue that more collaboration across intellectual catchments is needed, that future research should be more theoretically grounded and become methodologically more rigorous and at the same time focus more explicitly on the normative underpinnings of the behavioral turn.
Starkregen in Berlin
(2021)
In den Sommern der Jahre 2017 und 2019 kam es in Berlin an mehreren Orten zu Überschwemmungen in Folge von Starkregenereignissen. In beiden Jahren führte dies zu erheblichen Beeinträchtigungen im Alltag der Berliner:innen sowie zu hohen Sachschäden. Eine interdisziplinäre Taskforce des DFG-Graduiertenkollegs NatRiskChange untersuchte (1) die meteorologischen Eigenschaften zweier besonders eindrücklicher Unwetter, sowie (2) die Vulnerabilität der Berliner Bevölkerung gegenüber Starkregen.
Eine vergleichende meteorologische Rekonstruktion der Starkregenereignisse von 2017 und 2019 ergab deutliche Unterschiede in der Entstehung und den Überschreitungswahrscheinlichkeiten der beiden Unwetter. So war das Ereignis von 2017 mit einer relativ großen räumlichen Ausdehnung und langer Dauer ein untypisches Starkregenereignis, während es sich bei dem Unwetter von 2019 um ein typisches, kurzzeitiges Starkregenereignis mit ausgeprägter räumlicher Heterogenität handelte. Eine anschließende statistische Analyse zeigte, dass das Ereignis von 2017 für längere Niederschlagsdauern (>=24 h) als großflächiges Extremereignis mit Überschreitungswahrscheinlichkeiten von unter 1 % einzuordnen ist (d.h. Wiederkehrperioden >=100 Jahre). Im Jahr 2019 wurden dagegen ähnliche Überschreitungswahrscheinlichkeiten nur lokal und für kürzere Zeiträume (1-2 h) berechnet.
Die Vulnerabilitätsanalyse basiert auf einer von April bis Juni 2020 in Berlin durchgeführten Onlinebefragung. Diese richtete sich an Personen, die bereits von vergangenen Starkregenereignissen betroffen waren und thematisierte das Schadensereignis selbst, daraus entstandene Beeinträchtigungen und Schäden, Risikowahrnehmung sowie Notfall- und Vorsorgemaßnahmen. Die erhobenen Umfragedaten (n=102) beziehen sich vornehmlich auf die Ereignisse von 2017 und 2019 und zeigen, dass die Berliner Bevölkerung sowohl im Alltag (z.B. bei der Beschaffung von Lebensmitteln) als auch im eigenen Haushalt (z.B. durch Überschwemmungsschäden) von den Unwettern beeinträchtigt war. Zudem deuteten die Antworten der Betroffenen auf Möglichkeiten hin, die Vulnerabilität der Gesellschaft gegenüber Starkregen weiter zu reduzieren - etwa durch die Unterstützung besonders betroffener Gruppen (z.B. Pflegende), durch gezielte Informationskampagnen zum Schutz vor Starkregen oder durch die Erhöhung der Reichweite von Unwetterwarnungen. Eine statistische Analyse zur Effektivität privater Notfall- und Vorsorgemaßnahmen auf Grundlage der Umfragedaten bestätigte vorherige Studienergebnisse.
So gab es Anhaltspunkte dafür, dass durch das Umsetzen von Vorsorgemaßnahmen wie beispielsweise das Installieren von Rückstauklappen, Barriere-Systemen oder Pumpen Starkregenschäden reduziert werden können.
Die Ergebnisse dieses Berichts unterstreichen die Notwendigkeit für ein integriertes Starkregenrisikomanagment, das die Risikokomponenten Gefährdung, Vulnerabilität und Exposition ganzheitlich und auf mehreren Ebenen (z.B. staatlich, kommunal, privat) betrachtet.
Integrated flood management strategies consider property-level precautionary measures as a vital part. Whereas this is a well-researched topic for residents, little is known about the adaptive behaviour of flood-prone companies although they often settle on the ground floor of buildings and are thus among the first affected by flooding. This pilot study analyses flood responses of 64 businesses in a district of the city of Dresden, Germany that experienced major flooding in 2002 and 2013. Using standardised survey data and accompanying qualitative interviews, the analyses revealed that the largest driver of adaptive behaviour is experiencing flood events. Intangible factors such as tradition and a sense of community play a role for the decision to stay in the area, while lacking ownership might hamper property-level adaptation. Further research is also needed to understand the role of insurance and governmental aid for recovery and adaptation of businesses.
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.
Models for the predictions of monetary losses from floods mainly blend data deemed to represent a single flood type and region. Moreover, these approaches largely ignore indicators of preparedness and how predictors may vary between regions and events, challenging the transferability of flood loss models. We use a flood loss database of 1812 German flood-affected households to explore how Bayesian multilevel models can estimate normalised flood damage stratified by event, region, or flood process type. Multilevel models acknowledge natural groups in the data and allow each group to learn from others. We obtain posterior estimates that differ between flood types, with credibly varying influences of water depth, contamination, duration, implementation of property-level precautionary measures, insurance, and previous flood experience; these influences overlap across most events or regions, however. We infer that the underlying damaging processes of distinct flood types deserve further attention. Each reported flood loss and affected region involved mixed flood types, likely explaining the uncertainty in the coefficients. Our results emphasise the need to consider flood types as an important step towards applying flood loss models elsewhere. We argue that failing to do so may unduly generalise the model and systematically bias loss estimations from empirical data.
Previous studies have explored the consequences of flood events for exposed households and companies by focusing on single flood events. Less is known about the consequences of experiencing repeated flood events for the resilience of households and companies. In this paper, we therefore explore how multiple floods experience affects the resilience of exposed households and companies. Resilience was made operational through individual appraisals of households and companies' ability to withstand and recover from material as well as health and psychological impacts of the 2013 flood in Germany. The paper is based on three different datasets including more than 2000 households and 300 companies that were affected by the 2013 flood. The surveys revealed that the resilience of households seems to increase, but only with regard to their subjectively appraised ability to withstand impacts on mobile goods and equipment (e.g., cars, TV, and radios). In regard to the ability of households to withstand overall financial consequences of repetitive floods, evidence for nonlinear (quadratic) trends can be found. With regard to psychological and health-related consequences, the findings are mixed but provide tentative evidence for eroding resilience among households. Companies' resilience increased with respect to material assets but appears to decrease with respect to ability to recover. We conclude by arguing that clear and operational definitions of resilience are required so that evidence-based resilience baselines can be established to assess whether resilience is eroding or improving over time.
Städte sind aufgrund ihrer Agglomeration von Bevölkerung, Sachwerten und Infrastrukturen in besonderem Maße von extremen Wetterereignissen wie Starkregen und Hitze betroffen. Zahlreiche Überflutungsereignisse infolge von Starkregen traten in den letzten Jahren in verschiedenen Regionen Deutschlands auf und führten nicht nur zu Schäden in zwei- bis dreistelliger Millionenhöhe, sondern auch zu Todesopfern. Und auch Hitzewellen, wie sie in den vergangenen Jahren vermehrt aufgetreten sind, bergen gesundheitliche Risiken, welche sich auch in verschiedenen Schätzungen zu Hitzetodesfällen wiederfinden.
Um diesen Risiken zu begegnen und Schäden infolge von Wetterextremen zu reduzieren, entwickeln viele Kommunen bereits Strategien und Konzepte im Kontext der Klimaanpassung und/oder setzen Anpassungsmaßnahmen um. Neben der Entwicklung und Umsetzung eigener Ideen orientieren sich Städte dabei u. a. an Leitfäden und Beispielen aus der Literatur, Erfahrungen aus anderen Städten oder an Ergebnissen aus Forschungsprojekten. Dieser Lern- und Transferprozess, der eine Übertragung von Maßnahmen oder Instrumenten der Klimaanpassung von einem Ort auf einen anderen beinhaltet, ist bislang noch unzureichend erforscht und verstanden.
Der vorliegende Bericht untersucht deshalb ebendiesen Lern- und Transferprozess zwischen sowie innerhalb von Städten sowie das Transferpotenzial konkreter Wissenstransfer-Medien, Instrumente und Maßnahmen. Damit wird das Ziel verfolgt, ein besseres Verständnis dieser Prozesse zu entwickeln und einen Beitrag zur Verbesserung des Transfers von kommunalen Klimaanpassungsaktivitäten zu leisten. Der vorliegende Inhalt baut dabei auf einer vorangegangenen Analyse des Forschungsstands zum Transfer von Policies durch Haupt et al. (2021) auf und versucht, den bereits generierten Wissensstand auf der Ebene von Policies nun um die Ebene konkreter Instrumente und Maßnahmen zu ergänzen sowie durch empirische Befunde zu ausgewählten Maßnahmen zu untermauern. Die Wissens- und Datengrundlage dieses Berichts umfasst einen Mix aus verschiedenen (Online)-Befragungen und Interviews mit Vertreter:innen relevanter Akteursgruppen, vor allem Vertreter:innen von Stadtverwaltungen, sowie den Erfahrungswerten der drei ExTrass-Fallstudienstädte Potsdam, Remscheid und Würzburg.
Nach einer Einleitung beschäftigt sich Kapitel 2 mit übergeordneten Faktoren der Übertragbarkeit bzw. des Transfers. Kapitel 2.1 bietet hierbei eine Zusammenfassung zum aktuellen Wissensstand hinsichtlich des Transfers von Policies im Bereich der städtischen Klimapolitik gemäß Haupt et al. (2021). Hier werden zentrale Kriterien für einen erfolgreichen Transfer herausgearbeitet, um einen Anknüpfungspunkt für die folgenden Inhalte und empirischen Befunde auf der Ebene konkreter Instrumente und Maßnahmen zu bieten. Kapitel 2.2 schließt hieran an und präsentiert Erkenntnisse aus einer weitreichenden Kommunalbefragung. Hierbei wurde untersucht ob und welche Klimaanpassungsmaßnahmen in den Städten bereits umgesetzt werden, welche fördernden und hemmenden Aspekte es dabei gibt und welche Erfahrungen beim Transfer von Wissen und Ideen bereits vorliegen.
Kapitel 3 untersucht die Rolle verschiedener Medien des Wissenstransfers und widmet sich dabei beispielhaft Leitfäden zur Klimaanpassung und Maßnahmensteckbriefen. Kapitel 3.1 beantwortet dabei Fragen nach der Relevanz und Zugänglichkeit von Leitfäden, deren Stärken und Schwächen, sowie konkreten Anforderungen vonseiten befragter Personen. Außerdem werden acht ausgewählte Leitfäden vorgestellt und komprimiert auf ihre Transferpotenziale hin eingeschätzt. Kapitel 3.2 betrachtet Maßnahmensteckbriefe als Medien des Wissenstransfers und arbeitet zentrale Aspekte für einen praxisrelevanten inhaltlichen Aufbau heraus, um basierend darauf einen Muster-Maßnahmensteckbrief für Klimaanpassungsmaßnahmen zu entwickeln und vorzuschlagen.
Kapitel 4 beschäftigt sich mit sehr konkreten kommunalen Erfahrungen rund um den Transfer von sieben ausgewählten Instrumenten und Maßnahmen und bietet zahlreiche empirische Befunde aus den Kommunen, basierend auf der Kommunalbefragung, verschiedenen Interviews und den Erfahrungen aus der Projektarbeit. Die folgenden sieben Instrumente und Maßnahmen wurden ausgewählt, um eine große Breite städtischer Klimaanpassungsaktivitäten zu betrachten: 1) Klimafunktionskarten (Stadtklimakarten), 2) Starkregengefahrenkarten, 3) Checklisten zur Klimaanpassung in der Bauleitplanung, 4) Verbot von Schottergärten in Bebauungsplänen, 5) Fassadenbegrünungen, 6) klimaangepasste Gestaltung von Grün- und Freiflächen sowie 7) Handlungsempfehlungen für Betreuungseinrichtungen zum Umgang mit Hitze und Starkregen. Für jede dieser Klimaanpassungsaktivitäten wird auf Ebene der Kommunen Ziel, Verbreitung und Erscheinungsformen, Umsetzung anhand konkreter Beispiele, fördernde und hemmende Faktoren sowievorliegende Erfahrungen zu und Hinweisen auf Transfer dargestellt.
Kapitel 5 schließt den vorliegenden Bericht ab, indem zentrale Transfer-Barrieren aus den gewonnenen Erkenntnissen aufgegriffen und entsprechende Empfehlungen an verschiedene Ebenen der Politik ausgesprochen werden. Diese Empfehlungen zur Verbesserung des Transfers von klimaanpassungsrelevanten Instrumenten, Strategien und Maßnahmen umfassen 1) die Verbesserung des Austauschs zwischen verschiedenen Städten, 2) die Verbesserung der Zugänglichkeit von Wissen und Erfahrungen, 3) die Schaffung von Vernetzungsstrukturen innerhalb von Städten sowie 4) bestehende Wissenslücken zu schließen.
Die Autor:innen des vorliegenden Berichts hoffen, durch die vielfältigen Untersuchungsaspekte einen Beitrag zum besseren Verständnis der Lern- und Transferprozesse und zur Verbesserung des Transfers kommunaler Klimaanpassungsaktivitäten zu leisten.
This thesis deals with different aspects of flood risk in Germany. In twelve papers new scientific findings about flood hazards, factors that influence flood losses as well as effective private precautionary measures are presented. The seasonal distribution of flooding is shown for the whole of Germany. Furthermore, possible impacts of climate change on discharge and flood frequencies are estimated for the catchment of the river Rhine. Moreover, it is simulated at reaches of the Lower Rhine, which effects may result from levee breaches. Flood losses are the focus of the second part of the thesis: After the flood in August 2002 approximately 1700 households were interviewed by telephone. By this, it was possible to quantify the influence of different factors such as flood duration or the contamination of the flood water with oil on the extent of financial flood damage. On this basis, a new model was derived, by which flood losses can be calculated on a large scale. On the other hand, it was possible to derive recommendations for the improvement of private precaution. For example, the analysis revealed that insured households were compensated more quickly and to a better degree than uninsured. It became also clear that different groups like tenants and homeowners have different capabilities of performing precaution. This is to be considered in future risk communication. In 2005 and 2006, the rivers Elbe and Danube were again affected by flooding. A renewed pool among households and public authorities enabled us to investigate the improvement of flood risk management and the precaution in the City of Dresden. Several methods and finding of this thesis are applicable for water resources management issues and contribute to an improvement of flood risk analysis and management in Germany.