Informationen aus 1. Hand Satellitenbilder zur Abschätzung der Ist-Situation in Flüchtlings- und Vertriebenenlagern

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1 Mi, 28. September 2011 Johannes-Kepler-Universität Linz Altenberger Straße Linz Auswirkungen des Klimawandels auf die Gesundheit Informationen aus 1. Hand Satellitenbilder zur Abschätzung der Ist-Situation in Flüchtlings- und Vertriebenenlagern Petra Füreder 1 & Edith Rogenhofer 2 1 Zentrum für Geoinformatik, Universität Salzburg, Österreich 2 Ärzte Ohne Grenzen, Österreich Centre for Geoinformatics, Salzburg University Petra Füreder petra.fuereder@sbg.ac.at Médecins Sans Frontières Austria Edith Rogenhofer edith.rogenhofer@vienna.msf.org

2 Einleitung/Motivation 42 Millionen Flüchtlinge (idcm, 2010) ~ 15 Millionen transnationale Flüchtlinge und ~ 27 Millionen IDPs (Internally Displaced People) Gründe für Flucht Gewalttätige Konflikte Natur- oder von Menschen verursachte Katastrophen Klimawandel 2

3 K o n f l i k t Bevölkerungsdruck Einleitung/Motivation Zielgebiet der Migration (Flüchtlingslager) Klimawandel Migration Umweltauswirkungen Dürre Flut MSF the gravest effects of climate change may be those on human migration (IPCC 1990) Wasserverschmutzung Abnahme der Biodiversität Abholzung Degradation 3

4 Die Situation im Gebiet von Dadaab und im Flüchtlingslager Dagahaley, Kenya 4

5 Horn von Afrika, Situation September ,3 Millionen Menschen sind betroffen Somalia: 4 Millionen Äthiopien: 4,5 Millionen Kenia: 3,75 Millionen Djibuti: Flüchtlinge Äthiopien: Kenia: Djibuti:

6 Klima, Niederschlagsmengen und Trends am Horn von Afrika Trockengebiet mit einer durchschnittlichen Regenmenge von 325 mm in 2 Regenzeiten. Die heurigen Niederschlagsmengen in Kenia und Somalia waren zwischen 0 und Maximum 25% der normalen Mengen Trend zu niedrigeren Regenmengen in der Langen Regenzeit von März bis Juni Heißes und trockenes Klima mit Temperaturen bis 38 von Februar März Die Durchschnittstemperaturen erhöhten sich im Zeitraum in Kenia um 1 C, in Äthiopien um 1,3 C. Befragungen von Gemeinden am Horn von Afrika zeigen einen Anstieg von Trockenperioden. Die Intervalle der Trockenperioden haben sich in Kenia von durchschnittlich alle 10 Jahre auf 5 verkürzt In Äthiopien haben sich die Intervalle in manchen Gebieten von 6-8 Jahre auf alle 1-2 Jahre verkürzt. 6

7 Klimawandel und die Auswirkungen auf die Ernährungssicherheit der Pastoralisten im Gebiet von Dadaab Foto Brent Stirton Ackerbau Eine Änderung der Regenzeitdauer und Intensität sowie des Temperaturanstieges beeinflusst nicht nur die Vegetationsperiode sondern auch den Ernteertrag. In einem Modell der Royal Meteorological Society mit der Simulation eines Temperaturanstieg von 4 ist mit einer Verkürzung der Vegetationsperiode um 20 % zu rechnen. Es wird erwartet, dass z.b. der Ertrag von Bohnen bis zu 50% und der von Mais bis zu 20 % zurückgehen wird Viehzucht Änderung der Quantität von Futter und Viehweiden könnte steigen. Andere Modelle gehen von einem Rückgang von Viehweiden durch eine Steigerung von tropischer holziger Vegetation aus. Höhere Temperaturen beeinflussen die Milch und Fleischproduktion negativ 7

8 Definition Hungersnot und Unterernährung UN Definition einer Hungersnot anhand der Integrated Food Security Phase Classification Unterernährung (Definition der Welternährungsorganisation FAO) mindestens 20% der Bevölkerung hat Zugang zu weniger als 2100 Kilokalorien pro Tag mindestens 30% der Kinder sind akut unterernährt mindestens zwei von Menschen (oder vier von Kindern) sterben täglich an Nahrungsmangel. Wenn die tägliche Energiezufuhr für einen längeren Zeitraum unter dem Bedarfsminimum liegt, das für einen gesunden Körper und ein aktives Leben benötigt wird 8

9 Ursachen der Hungersnot am Horn von Afrika 2011 Vordergründige Ursachen Missernten Dürre Klimawandel Geopolitische Ursachen Krieg Fehlen eines funktionierenden politischen Systems Tödliche Fehden zwischen Somalischen Clans Chronische Unterernährung 2 schlechte Regenzeiten in Folge (0 bis Maximum 30 % der normalen Regenmenge) Keinerlei Vorräte, Fehlende Möglichkeiten zur Vorratshaltung Keine, bzw. unzureichender Zugang zu Gesundheitsversorgung Einfuhrverbot von Medikamenten und material aus der Luft z.b. food dropping Verbot von Impfkampagnen in Al Shabaab Gebieten Schwierigkeiten, mit Hilfe und Hilfsgütern Menschen zu erreichen, die dringend Hilfe benötigen Keine, bzw. keine ausreichende Bewältigungsstrategien Fehlende Infrastruktur z.b. schlechte Wasserversorgung Verteuerung von Lebensmitteln am lokalen Markt ( bis zu 240% Verteuerung im Vergleich zum Vorjahr) 9

10 Aktivitäten von Ärzte Ohne Grenzen am Horn von Afrika Medizinische Betreuung in Spitälern und mit ambulanten Teams Ernährungsprogramme (stationäre und ambulante Betreuung) Behandlung von Cholera und Masern Screening und medizinische Betreuung von Neuankömmlingen in Durchgangslagern Mutter und Kind Programme Tuberkulose Programme Masern Impfprogramme Bereitstellung von Wasser Verteilung von Material wie Planen, Kochsets, Seife etc 10

11 Dadaab Flüchtlingslager in Lagdera und Fafi Bezirk Ursprünglich 3 Camps (Dagahaley, Ifo, Hagadera) existieren seit 1991, und wurden für Flüchtlinge geplant. Es leben hauptsächlich Somalische Flüchtlinge, aber auch Flüchtlinge aus Äthiopien, Eritrea, Sudan, Uganda, Burundi und dem Kongo in den Camps. 11

12 Leben im Flüchtlingslager Dadaab Camps existieren seit 1991 Ursprünglich für Personen > Neuankömmlinge seit Jänner 2011 Momentan leben über Menschen in den Lagern Bei der Registrierung erhalten Flüchtlinge Materialien wie Planen, Decken, Kochutensilien und Lebensmittel für 21 Tage. Ankunft und Registrierung 12

13 Sammeln von Baumaterial Sammeln von Ästen als Baumaterial für die Unterkunft Nachdem das Lager rasch wächst, müssen die Äste aus großer Entfernung zum Lager getragen werden Die Unterkünfte werden aus Ästen und Planen gebaut, Material wie Nägel wird nicht verwendet 13

14 Bauen von Unterkünften Bauen der Unterkunft an zugewiesenen Stellen Die Säcke beinhalten die Essensration für 21 Tage für die gesamte Familie Mehl, Mais /Soja Mischung, Maismehl, Hülsenfrüchte, Öl, Salz und Zucker Kalorien/Tag/Person 14

15 Trinkwasser und Sanitäre Einrichtungen Wasserversorgung 2,5 Liter/Person/Tag absolutes Minimum 15 L/Person/Tag werden als Minimum in länger existierenden Camps angesehen Momentan 11 L/Person/Tag Die Distanz von Wasserstellen zu Unterkünften soll Maximum 500 Meter betragen 250 Menschen /Hahn Latrinen 20 Menschen/ Latrine Distanz zu Unterkünften nicht mehr als 50 Meter und zu Wasserstellen mindestens 30 Meter 15

16 Ambulante Hilfe innerhalb des Camps Ambulante Projekte wie Ernährungsprogramme Ambulante, Medizinische Hilfe Untersuchung des Ernährungs- und Gesundheitszustandes Mobile Impfteams Hygiene Schulungen 16

17 Auf dem Weg zum stationären Ernährungsprogramm Unterernährte Kinder werden je nach Schwere des Falles in Ernährungsprogrammen aufgenommen und behandelt. Grunderkrankungen der Kinder werden ebenfalls in diesen Zentren behandelt. Stabilisierungscenter Intensive Therapeutische Ernährungsprogramme Ambulante Betreuung 17

18 Auf dem Heimweg zur Unterkunft Nach der Entlassung aus den stationären Ernährungsprogrammen wird die Behandlung ambulant weitergeführt. Das hat den Vorteil, dass die Mütter sich einfacher um die restlichen Kinder kümmern können. Fertige Spezialnahrung wird wöchentlich an die Mütter ausgegeben Die Kinder werden wöchentlich auf ihre Fortschritte kontrolliert und behandelt 18

19 Vergebliche Hilfe Quelle: US AID, 2009 Erkrankungen und Sterblichkeitsrate bei Kindern unter 5 Jahren. Unterernährte Kinder sind noch anfälliger 54% der verstorbenen Kinder waren unterernährt. 19

20 Auswirkungen vom Flüchtlingslager Dagahaley auf die Umwelt und die Bewohner von Dadaab Umwelt Abholzung- Bäume und Sträucher werden als Baumaterial und als Brennstoff verwendet Holzkohleproduktion als Einnahmequelle Einfluss auf das Grundwasser durch Abstraktion, Bohrungen, Latrinenbau und Abwasserbeseitigung Keine negativen Auswirkungen auf den Ackerbau, da sich das Gebiet nicht zum Ackerbau eignet Überweidung Da die Weideflächen sich durch die Camps verkleinern, ist wesentlich mehr Vieh auf den verbleibenden Flächen Gebiet als normalerweise Menschen Negativer Einfluss auf Viehrouten und Nomaden (60% der Menschen im Gebiet von Dadaab sind Pastoralisten)- alte Routen können nicht verwendet werden Probleme mit den Weide- und Wasserrechten auf Ausweichrouten der Pastoralisten Reduktion von verfügbarem Weideland Aufgrund der verbesserten medizinischen Versorgung, Arbeitsmöglichkeiten und der zusätzlichen Wasserstellen lassen sich vorübergehend mehr Pastoralisten im Gebiet nieder Infrastruktur Verbesserung der Wasserversorgung, mehr Wasser ist rund ums Jahr verfügbar Verbesserung der Medizinischen Versorgung Verbesserung der Infrastruktur (Strassen etc) 20

21 Planen von Einsätzen in Flüchtlingslagern Oft entstehen Flüchtlingslager spontan bzw. wachsen schon existierende Camps. Für die Planung von Ressourcen ist es sehr wichtig so viele Informationen wie möglich über das Camp zu haben Benötigte Informationen Dagahaley Camp Wie viele Unterkünfte gibt es wichtig um herauszufinden wie viele Menschen im Camp wohnen Wo siedeln sich am meisten Menschen an Was ist die Bevölkerungsdichte In welche Richtung wächst das Camp wichtig um Infrastruktur wie z.b. Wasserverteilungsstellen zu planen Wo sollen Untersuchungen vor Ort für neue Bohrlöcher durchgeführt werden (Eingrenzung des Suchgebietes) 21

22 Bereitstellung von Geoinformation im Katastrophenfall Fernerkundungsdaten können bei Katastrophen wertvolle Informationen liefern: Grundlagenkarten (Straßen, Orte, Versorgungseinrichtungen ) detaillierte Auswertungen (Extraktion von Einzelbehausungen, Extraktion von Zerstörungen...) auf großem Maßstab kostengünstiges Monitoring großer Gebiete auf kleinem Maßstab (Waldbrände, Überflutungsflächen ) Zeitreihenanalysen und Monitoring durch die Möglichkeit der Rückschau auf die Entwicklung eines bestimmten räumlichen Phänomens Satellitenbilder liefern Informationen auch über nur schwer zugängliche/gefährliche Gebiete Wiederholbare Versuchsanordnung mit standardisierten Daten Bereitstellung erfolgt in den ersten Tagen und z.t. Wochen nach einer Katastrophe 22

23 Bereitstellung von Geodaten im Katastrophenfall Bereitstellung von Geodaten/Fernerkundungsdaten im Katastrophenfall: "International Charter Space and Major Disasters" ( Die Charter ist eine internationale Zusammenarbeit von 11 Raumfahrtagenturen mit sehr einfachen Zielen: Die Aufnahme von Satellitendaten auf Anfrage von Nutzerorganisationen durchzuführen, und den Nutzern einen schnellen Zugang zu den Daten bereitzustellen, um die Bewältigung von Natur- und von Menschen verursachten Katastrophen zu unterstützen. Die Mitglieder der Charter (11 Weltraumagenturen) stehen seit der Unterzeichnung am 20. Oktober 2000 zu dem Grundsatz des uneingeschränkten Zugangs zu Daten für alle Nationen und Gesellschaften im Fall einer Katastrophe Autorisierte Nutzer, die den Charter-Mechanismus auslösen können, sind Zivilschutzbehörden, Rettungsorganisationen, Verteidigungs- und Sicherheitsstellen aus den Mitgliedsländern der Charter (36 Länder mit 42 autorisierten Nutzern) 23

24 Bereitstellung von Geodaten im Katastrophenfall GMES Global Monitoring for Environment and Security Gemeinsame Initiative der Europäischen Kommission und der europäischen Raumfahrtagentur ESA für eine globale Umweltund Sicherheitsüberwachung Zu den Hauptaufgaben von GMES zählen die Bündelung und Harmonisierung von Aktivitäten in den Bereichen Erdbeobachtung und Fernerkundung in Europa und die Entwicklung von operationellen Dienstleistungen (Services) für u.a. globale Umweltbeobachtung (z.b. Veränderung der Waldbedeckung), Frühwarnung vor Naturkatastrophen (z.b. Fluten, Dürre), aber auch sicherheitsrelevante Fragestellungen (z.b. Anzeichen für die Entwicklung von Konflikten, die Beobachtung von Flüchtlingsströmen, aber auch Vorbereitung von Evakuierungsmaßnahmen) Fünf Core Services Projekte, zahlreiche nachgeschaltete Dienste 24

25 Bereitstellung von Geoinformation im Katastrophenfall Bereitstellung von Geoinformation im Katastrophenfall: Operationell (24/7) arbeitende Organisationen wie z.b. das Zentrum für Satellitengestützte Kriseninformation (DLR-ZKI, Deutschland), Sertit (Frankreich) oder UNITAR/UNOSAT (Vereinte Nationen) erzeugen solche Karten Karten meist kostenlos verfügbar (z.b. Finanzierung erfolgt häufig durch Projekte im Rahmen von GMES Auswertungen von Veränderungen ausgelöst durch die Katastrophe ("change detection") sind meist zeitintensive, manuelle (Experten-) Vergleiche von Vorher- Nachher-Daten 25

26 Bereitstellung von Geoinformation im Katastrophenfall Automatisierte Bereitstellung von Geoinformation im Katastrophenfall: Bedarf nach automatisierter Bereitstellung steigt um zeit- und arbeitsintensive Arbeiten zu beschleunigen um Bildanalyse durch Experten auf komplexe Bereiche zu konzentrieren / Entlastung von redundanten Arbeiten Probleme: Automatisierte Auswertungen von Fernerkundungsdaten nach einem Katastrophenfall sind im Moment noch häufig limitiert auf einfache, weniger komplexe Anwendungsgebiete wie die Identifikation von Überflutungsflächen, Waldbrandbereiche etc. Komplexere Situationen z.b. Extraktion von Einzelbehausungen erfordern aufgrund der unterschiedlichen Strukturen die Berücksichtigung vieler Parameter 26

27 Automatisierte Methoden Das Zentrum für Geoinformatik hat einen Schwerpunkt im Bereich objektbasierter Bildanalyse und entwickelt Algorithmen zur verbesserten automatisierten Auswertung von Fernerkundungsdaten Die folgenden Beispiele für die Bereitstellung von Geoinformation in Krisensituationen wurden am Zentrum für Geoinformatik entwickelt und angewendet: 1. Flüchtlingslager Dagahaley Extraktion von Unterkünften 2. Flüchtlingslager Dagahaley Ausweisung von potentiellen Bohrlochstandorten 3. Zeitreihenanalyse eines Flüchtlingslagers 4. Umweltauswirkungen von Flüchtlingslagern 27

28 Untersuchungsgebiet Dadaab Anfrage von Ärzte Ohne Grenzen, Österreich Entwicklung zweier Tools : Population Estimation für das Camp Dagahaley Water Exploration - Suche nach potentiellen Bohrlochstandorten 28

29 Untersuchungsgebiet Dadaab Fernerkundungsdaten Optische Satellitenbilder Landsat Räumliche Auflösung: 30 m Betreiber: NASA und U.S. Geological Survey Frei verfügbar unter Für die Analyse der Landbedeckung Verwendung für Water Exploration Tool WorldView-2 Räumliche Auflösung: 0,5 m Betreiber: DigitalGlobe Für detaillierte Analysen Verwendung für Population Estimation Tool Digitales Höhenmodell SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) Räumliche Auflösung: 90 m Betreiber: U.S. Geological Survey Frei verfügbar unter Verwendung für Water Exploration Tool 29

30 Zeitlicher Ablauf - von der Datenbestellung zu den Ergebnissen Extraktion von Unterkünften in Dagahaley anhand einer World-View-2 Satellitenbildszene Datenlieferung (Aufnahmezeitpunkt: ) Datenbestellung Erste Analyseergebnisse Ergebnis für das gesamte Camp Endergebnis Datenaufbereitung, Datenanalyse Datenanalyse Anpassung Ergebnis

31 Was sehen wir auf einem Satellitenbild? 31

32 Methodik Entwicklung von Regelsätzen zur objektbasierten Bildanalyse um relevante Informationen zu extrahieren 1. Generierung von Objekten, die dem menschlichen Auge entsprechen 2. Regelsätze um Expertenwissen in Computersprache zu übersetzen (Wissensrepräsentation): Analyse von spektralen und geometrischen Eigenschaften von Bildobjekten Cognition Network Language (CNL) modulare Programmiersprache innerhalb der Software ecognition (Trimble) 32

33 Extraktion von Unterkünften in Dagahaley Automatische und manuelle Extraktion verschiedener Unterkunftstypen in Dagahaley basierend auf einer WorldView-2 Aufnahme (gelb: Zelte, rot: traditionelle Rundhütten, violett: Unterkünfte mit Wellblechdach) 33

34 Ergebnisse - Extraktion von Unterkünften Einzelne Unterkünfte: Gelb: Zelte Rot: Rundhütten (tukuls) Violett: Unterkünfte mit Wellblechdach Insgesamt wurden Unterkünfte extrahiert, davon ca Unterkünfte mit Wellblechdach, Zelte und Rundhütten 34

35 Ergebnisse Dichtekarte von Unterkünften Basierend auf den einzeln extrahierten Unterkünften wird berechnet, wie dicht diese stehen (Unterkünfte/km²) high low 35

36 Validierung Manuelle Nachbesserung der Ergebnisse basierend auf visueller Interpretation und Informationen von MSF die ursprüngliche Anzahl der Rundhütten (tukuls) wurde aufgrund von Vor-Ort-Berichten erhöht Fotos zeigten, dass es viele kleine Rundhütten gibt, die bei der ersten Analyse nicht als solche interpretiert wurden Daniel Zolli (2011) MSF (2011) 36

37 Probleme / Einschränkungen Unterschiedliche Materialien der Unterkünfte Komplexe Strukturen, v.a. bei Rundhütten Verwechslung mit vertrockneten Büschen/Sträuchern, die auf dem Satellitenbild auch sehr dunkel erscheinen Aufnahmezeitpunkte und Verfügbarkeit der Satellitenbilder Abschätzung der Bevölkerung in Flüchtlingslagern: je nach Bevölkerungsdruck sehr unterschiedliche Belegungsdichten der Unterkünfte 37

38 Suche nach potentiellen Grundwasservorkommen in Dadaab Basierend auf Satellitenbilddaten (Landsat) und digitalem Höhenmodell Visuelle Interpretation von Lineamenten Lineare Elemente (Störungslinien) auf Satellitenbildern, die von geologischen Strukturen beeinflusst werden Störungen sind Schwachstellen in Festgestein oder dichten Sedimenten, entlang derer bevorzugt Oberflächenentwässerung stattfindet an Kreuzungspunkten von Lineamenten tritt eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Grundwasserspeicher auf potentielle Bohrlochstandorte Validierung im Feld unbedingt erforderlich! 38

39 Ergebnis Potentielle Bohrlochstandorte in Dadaab 39

40 Weitere Anwendungsfelder von GIS und Fernerkundung Für Flüchtlingslager Zeitreihenanalyse eines Flüchtlingslagers Umweltauswirkungen von Flüchtlingslagern Im Bereich Klimawandel Climate Hot Spot Modelling Risikokartierung von vektorübertragenen Krankheiten: Das Projekt Healthy Futures 40

41 Zeitreihenanalyse eines Flüchtlingslagers in Darfur/Sudan ( ) Zeitreihenanalyse des IDP camps Zam Zam in Darfur/Sudan ( ) Beispiel für eine nicht zeitkritische Auswertung ("Rückschau"), wobei aber die große Menge der zu extrahierenden Informationen automatisierte Auswertungen gegenüber manuellen Auswertungen rechtfertigt. 41

42 Zeitreihenanalyse eines Flüchtlingslagers in Darfur/Sudan ( ) Objekte (~1300 Personen) Objekte (~ Personen) Objekte (~ Personen) 42

43 Zeitreihenanalyse eines Flüchtlingslagers in Darfur/Sudan ( ) 43

44 Umweltauswirkungen von Flüchtlingslagern am Beispiel Zam Zam (Darfur/Sudan) 2002/06/ /12/ /05/08 44

45 Umweltauswirkungen von Flüchtlingslagern am Beispiel Zam Zam (Darfur/Sudan) Flächenstatistik Hagenlocher (2010) 45

46 Climate change hot spot modelling precipitation temperature drought floods 46

47 Climate change hot spot modelling 47

48 FP7 Projekt: Healthy Futures Vector-borne Diseases & Climate Change in Africa Motivation: Klimawandel wird sich auf die Gesundheit auswirken schlimmste Auswirkungen unter der armen Bevölkerung Direkte Folgen Ausbruch von Krankheiten in der Bevölkerung Indirekte Folgen Ausbruch von Krankeiten, die Tiere und Pflanzen befallen sozio-ökonomische Folgen (z.b. Nahrungsmittelsicherheit, Handel) Ziel: Risikokartierung für 3 wasserbedingte Vektorübertragene Krankheiten (Malaria, Rift Valley Fieber, Schistosomiasis) in Ostafrika unter Berücksichtigung von Umwelt- und Klimatrends zur Voraussage von zukünftigen Risiken GIS und Fernerkundung unterstützt beim Assessment (v.a. Monitoring) 48

49 Schlussfolgerungen Automatisierte Analysemethoden zur Bereitstellung von Geoinformation im Katastrophenfall erreichen für gewisse (begrenzte) Bereiche einen operationellen Level.können helfen, mehr Informationen und schneller aus der ständig steigenden Zahl an verfügbaren Fernerkundungsdaten zu extrahieren sollen NICHT Experten und manuelle Extraktion von Informationen ersetzen, sondern diese dort unterstützen wo es Sinn macht sind im Vergleich zum Bildanalyseexperten in sehr komplexen Situationen limitiert sind im Vergleich zum Bildanalyseexperten bei großen Datenmengen und weniger komplexen Situationen deutlich im Vorteil 49

50 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Petra Füreder Zentrum für Geoinformatik (Z_GIS) Universität Salzburg Schillerstraße 30 A-5020 Salzburg Edith Rogenhofer Water & Sanitation Consultant Ärzte ohne Grenzen / Médecins Sans Frontières (MSF) Austria Tel.: +43 (0) Tel.: +43 (0) petra.fuereder@sbg.ac.at edith.rogenhofer@vienna.msf.org