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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.
Insights into the dynamics of human behavior in response to flooding are urgently needed for the development of effective integrated flood risk management strategies, and for integrating human behavior in flood risk modeling. However, our understanding of the dynamics of risk perceptions, attitudes, individual recovery processes, as well as adaptive (i.e., risk reducing) intention and behavior are currently limited because of the predominant use of cross-sectional surveys in the flood risk domain. Here, we present the results from one of the first panel surveys in the flood risk domain covering a relatively long period of time (i.e., four years after a damaging event), three survey waves, and a wide range of topics relevant to the role of citizens in integrated flood risk management. The panel data, consisting of 227 individuals affected by the 2013 flood in Germany, were analyzed using repeated-measures ANOVA and latent class growth analysis (LCGA) to utilize the unique temporal dimension of the data set. Results show that attitudes, such as the respondents' perceived responsibility within flood risk management, remain fairly stable over time. Changes are observed partly for risk perceptions and mainly for individual recovery and intentions to undertake risk-reducing measures. LCGA reveal heterogeneous recovery and adaptation trajectories that need to be taken into account in policies supporting individual recovery and stimulating societal preparedness. More panel studies in the flood risk domain are needed to gain better insights into the dynamics of individual recovery, risk-reducing behavior, and associated risk and protective factors.
For effective disaster risk management and adaptation planning, a good understanding of current and projected flood risk is required. Recent advances in quantifying flood risk at the regional and global scale have largely neglected critical infrastructure, or addressed this important sector with insufficient detail. Here, we present the first European-wide assessment of current and future flood risk to railway tracks for different global warming scenarios using an infrastructure-specific damage model. We find that the present risk, measured as expected annual damage, to railway networks in Europe is approx. (sic)581 million per year, with the highest risk relative to the length of the network in North Macedonia, Croatia, Norway, Portugal, and Germany. Based on an ensemble of climate projections for RCP8.5, we show that current risk to railway networks is projected to increase by 255% under a 1.5 degrees C, by 281% under a 2 degrees C, and by 310% under a 3 degrees C warming scenario. The largest increases in risk under a 3 degrees C scenario are projected for Slovakia, Austria, Slovenia, and Belgium. Our advances in the projection of flood risk to railway infrastructure are important given their criticality, and because losses to public infrastructure are usually not insured or even uninsurable in the private market. To cover the risk increase due to climate change, European member states would need to increase expenditure in transport by (sic)1.22 billion annually under a 3 degrees C warming scenario without further adaptation. Limiting global warming to the 1.5 degrees C goal of the Paris Agreement would result in avoided losses of (sic)317 million annually.
The number of people exposed to natural hazards has grown steadily over recent decades, mainly due to increasing exposure in hazard-prone areas. In the future, climate change could further enhance this trend. Still, empirical and comprehensive insights into individual recovery from natural hazards are largely lacking, hampering efforts to increase societal resilience. Drawing from a sample of 710 residents affected by flooding across Germany in June 2013, we empirically explore a wide range of variables possibly influencing self-reported recovery, including flood-event characteristics, the circumstances of the recovery process, socio-economic characteristics, and psychological factors, using multivariate statistics. We found that the amount of damage and other flood-event characteristics such as inundation depth are less important than socio-economic characteristics (e.g., sex or health status) and psychological factors (e.g., risk aversion and emotions). Our results indicate that uniform recovery efforts focusing on areas that were the most affected in terms of physical damage are insufficient to account for the heterogeneity in individual recovery results. To increase societal resilience, aid and recovery efforts should better address the long-term psychological effects of floods.
Flood loss modeling is an important component within flood risk assessments. Traditionally, stage-damage functions are used for the estimation of direct monetary damage to buildings. Although it is known that such functions are governed by large uncertainties, they are commonly applied - even in different geographical regions - without further validation, mainly due to the lack of real damage data. Until now, little research has been done to investigate the applicability and transferability of such damage models to other regions. In this study, the last severe flood event in the Austrian Lech Valley in 2005 was simulated to test the performance of various damage functions from different geographical regions in Central Europe for the residential sector. In addition to common stage-damage curves, new functions were derived from empirical flood loss data collected in the aftermath of recent flood events in neighboring Germany. Furthermore, a multi-parameter flood loss model for the residential sector was adapted to the study area and also evaluated with official damage data. The analysis reveals that flood loss functions derived from related and more similar regions perform considerably better than those from more heterogeneous data sets of different regions and flood events. While former loss functions estimate the observed damage well, the latter overestimate the reported loss clearly. To illustrate the effect of model choice on the resulting uncertainty of damage estimates, the current flood risk for residential areas was calculated. In the case of extreme events like the 300 yr flood, for example, the range of losses to residential buildings between the highest and the lowest estimates amounts to a factor of 18, in contrast to properly validated models with a factor of 2.3. Even if the risk analysis is only performed for residential areas, our results reveal evidently that a carefree model transfer in other geographical regions might be critical. Therefore, we conclude that loss models should at least be selected or derived from related regions with similar flood and building characteristics, as far as no model validation is possible. To further increase the general reliability of flood loss assessment in the future, more loss data and more comprehensive loss data for model development and validation are needed.
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.
Auf dem Gelände der Landesgartenschau 2018 in Würzburg untersuchte unsere Forschungsgruppe das Anpassungsverhalten der BesucherInnen an Hitze. Ziel war es herauszufinden, wie BesucherInnen von Großveranstaltungen Hitzetage erleben und wie sie sich während unterschiedlicher Wetterbedingungen verhalten. Auf Grundlage der Ergebnisse sollen Empfehlungen zur Förderung individuellen Anpassungsverhaltens bei Hitzebelastung an Veranstalter ausgesprochen werden. An sechs aufeinanderfolgenden Wochenenden im Juli und August führten wir Temperaturmessungen, Verhaltensbeobachtungen und Befragungen unter den BesucherInnen durch. Die Wetterlage an den zwölf Erhebungstagen fiel unterschiedlich aus: Es gab sechs Hitzetage mit Temperaturen über 30 °C, vier warme Sommertage und zwei kühle Regentage.
Es ließen sich unterschiedliche Anpassungsmaßnahmen bei den 2741 beobachteten BesucherInnen identifizieren. Hierzu gehören das Tragen von leichter oder kurzer Kleidung und von Kopfbedeckungen, das Mitführen von Getränken oder Schirmen sowie das Aufhalten im Schatten oder Abkühlen in einer Wasserfläche. Dabei fanden sich Unterschiede zwischen den verschiedenen Altersgruppen: Jüngere und Ältere hatten unterschiedliche Präferenzen für einzelne Anpassungsmaßnahmen. So suchten BesucherInnen über 60 Jahren bevorzugt Sitzplätze im Schatten auf, wohingegen sich Kinder zum Abkühlen in Wasserflächen aufhielten.
Die Befragung von 306 BesucherInnen ergab, dass Hitzetage als stärker belastend wahrgenommen wurden als Sommer- oder Regentage. Die Mehrheit zeigte zudem ein hohes Bewusstsein für die Thematik Hitzebelastung und Anpassung. Dies spiegelte sich aber nur bei einem Teil der Befragten in ihrem tatsächlich gezeigten Anpassungsmaßnahmen wider. Offizielle Hitzewarnungen des DWD waren den meisten BesucherInnen an Tagen mit ebendiesen nicht bekannt.
Auf Grundlage unserer Untersuchungsergebnisse empfehlen wir eine verbesserte Risikokommunikation in Bezug auf Hitze. Veranstalter und Behörden müssen zielgruppenspezifisch denken, wenn es um die Förderung von Hitzeanpassung geht. Angeraten werden u. a. die Schaffung von schattigen Sitzplätzen besonders für ältere BesucherInnen und Wasserstellen, an denen Kinder und Jugendliche spielen und sich erfrischen können. Da sich Hitzewellen in Zukunft häufen werden, dienen die Erkenntnisse dieser Untersuchung der Planung und Durchführung weiterer Open-Air-Veranstaltungen.
Heat waves are increasingly common in many countries across the globe, and also in Germany, where this study is set. Heat poses severe health risks, especially for vulnerable groups such as the elderly and children. This case study explores visitors' behavior and perceptions during six weekends in the summer of 2018 at a 6-month open-air horticultural show. Data from a face-to-face survey (n = 306) and behavioral observations ( n = 2750) were examined by using correlation analyses, ANOVA, and multiple regression analyses. Differences in weather perception, risk awareness, adaptive behavior, and activity level were observed between rainy days (maximum daily temperature, 25 degrees C), warmsummer days (25 degrees-30 degrees C), and hot days (>30 degrees C). Respondents reported a high level of heat risk awareness, butmost (90%) were unaware of actual heat warnings. During hot days, more adaptive measures were reported and observed. Older respondents reported taking the highest number of adaptive measures. We observed the highest level of adaptation in children, but they also showed the highest activity level. From our results we discuss how to facilitate individual adaptation to heat stress at open-air events by taking the heterogeneity of visitors into account. To mitigate negative health outcomes for citizens in the future, we argue for tailored risk communication aimed at vulnerable groups. <br /> SIGNIFICANCE STATEMENT: People around the world are facing higher average temperatures. While higher temperatures make open-air events a popular leisure time activity in summer, heat waves are a threat to health and life. Since there is not much research on how visitors of such events perceive different weather conditions-especially hot temperatures-we explored this in our case study in southern Germany at an open-air horticultural show in the summer of 2018. We discovered deficits both in people's awareness of current heat risk and the heat adaptation they carry out themselves. Future research should further investigate risk perception and adaptation behavior of private individuals, whereas event organizers and authorities need to continually focus on risk communication and facilitate individual adaptation of their visitors.