Multi Risiko ik Analysen

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1 Einführung in die Risikoanalyse und Risikobewertung Teil des Moduls Georisiken, Geoökologie, WS 2010/11 Multi Risiko ik Analysen Bruno Merz, Heidi Kreibich potsdam.de, potsdam.de Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Sektion Hydrologie, Potsdam Universität Potsdam, Institut für Geoökologie Unterlagen unter: ftp://ftp.gfz potsdam.de/pub/home/hydro/bmerz/up Geooek Risikoanalyse/

de Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Sektion Hydrologie, Potsdam Universität Potsdam, Institut

2 Wie und unter welchen Voraussetzungen können Risiken miteinander verglichen werden? Beispiel: Wintersturm Hochwasser Erdbeben

3 Unterschiedliche Charakteristiken der Naturgefahren WINTERSTURM ERDBEBEN HOCHWASSER SCHADEN Dächer, Fassaden, Aussenanlagen Strukturelemente, Inventar Erdgeschoss Keller RAUM Überall Zugbahn (Breite mehrere 100 km) Seismisch aktive Gebiete Beispiel Albstadt: ca. 30 km Radius Flusstäler und Tieflagen lokal - überregional ZEIT Stunden Sekunden Tage Wochen Ausbruch Mäßig schnell (Frühwarnung möglich) Plötzlich (keine Frühwarnung) Mäßig schnell (Frühwarnung möglich)

4 Unterschiedliche Charakteristiken der Naturgefahren LAWINEN DÜRRE STURMFLUT SCHADEN RAUM ZEIT Ausbruch

5 Unterschiedliche Charakteristiken der Naturgefahren LAWINEN DÜRRE STURMFLUT SCHADEN Fassaden, Aussenanlagen Landwirtschaft Gebäude und Inventar Bergregionen Überall Küsten RAUM Steile Hänge (kleinräumig) Großräumig Küstenstreifen ZEIT Minuten Jahre Stunden Ausbruch Plötzlich (Frühwarnung schwierig) i Sehr langsam Mäßig schnell (Frühwarnung möglich)

RAUM Steile Hänge (kleinräumig) Großräumig Küstenstreifen ZEIT Minuten Jahre Stunden

6 Welcher Multi-Risikoansatz wird verfolgt? Konsistenter t Vergleich hder Risiken ik durch verschiedene Naturgefahren: Probabilistischer Ansatz (Gefährdung, Vulnerabilität, Risiko); NICHT: Ereignis basierende Methoden Vergleichbare Methoden für die Gefährdungsanalysen (z.b. obere Grenzen) Einheitliche Schadensart (z.b. Schäden an Wohngebäuden) Festgelegte Bezugs- und Aggregationsniveaus (Jahr, Gemeinden) Gemeinsame Datengrundlagen: Geo-Daten (Landnutzung, Höhenmodelle), Statistische Daten (Einwohner, Gebäude), gemeinsame Wertebasis (z.b. Wohnvermögen) Indikatoren: Risikokurven, Schadenserwartungswert, Schäden für bestimmte Wiederkehrintervalle, Absoluter Schaden oder Schaden pro Einwohner Interaktion von verschiedenen Gefahren Erhöhung des Schadens durch gleichzeitiges Auftreten verschiedener Gefahren, Beispiel: Sturm+Überflutung (Sturmfluten), Starkregen+Erdrutsch, Hochwasser bei durch Erdbeben vorgeschädigten Deichen Kaskadeneffekte: Beispiel: Durch Erdbeben ausgelöster Dammbruch, etc.

7 Durch Erdbeben ausgelöste Sekundärgefahren? Fire Liquefaction Landslides Fault Rupture Tsunami

8 Probabilistischer Risikoansatz Risiko = f(gefährdung, Vulnerabilität) = S(I(p)) Gefährdung Auftretenswahrscheinlichkeit p einer Intensität I an einem bestimmten Ort Vulnerabilität Schaden S in Abhängigkeit der Intensität I sowie weiterer Parameter Risiko Auftretenswahrscheinlichkeit p des Schaden S an einem bestimmten Ort

Ort Vulnerabilität Schaden S in Abhängigkeit der Intensität I sowie weiterer

9 Vergleichen von Risiken Vergleich über Monetarisierung der Schäden 1. Shd Schadens Häufigkeitskurve it k Beziehung zwischen Schaden und Eintrittswahrscheinlichkeit 2. Schaden bei Ereignissen der gleichen Wahrscheinlichkeit oder Maximalschaden (Probable Maximum Loss PML) Schaden bei p = p fix Schaden bei p = p min 3. Jährlicher h Schaden Shd (Average Annual lloss AAL) Integraler Wert unter der Schadens Häufigkeitskurve AAL = S(H(p)) p über die Ereignisse i mit p=p min..1

Schaden bei Ereignissen der gleichen Wahrscheinlichkeit oder Maximalschaden (Probable Maximum Loss PML) Schaden bei p

10 Beispiel: CEDIM Multi-Risikoanalyse in Sachsen Ziel: Vergleichbare Risikoabschätzungen für ganz Sachsen Vergleich für ausgewählte Wiederkehrperioden: Abschätzung der Hochwassergefährdung unter Verwendung der offiziellen sächsischen Hochwasser Gfh Gefahrenkarten: HQ20, HQ50, HQ100, HQ200/300 Abschätzung g der Erdbebengefährdung gfür folgende Wahrscheinlichkeitsniveaus: EQ200, EQ500, EQ1000 Abschätzung der Sturmgefährdung für folgende Wahrscheinlichkeitsniveaus: ST2, ST20, ST50, ST100, ST200, ST500

Gfh Gefahrenkarten: HQ20, HQ50, HQ100, HQ200/300 Abschätzung g der Erdbebengefährdung gfür folgende

11 Assessment of upper bounds Earthquakes: modified EPRI Method Probabilistic density function for the maximum magnitude in each earthquake source region Principle: Trading space for time Adaptation of the global distribution function for certain crust types with local specifications

earthquake source region Principle: Trading space for time Adaptation

12 Abschätzung oberer Grenzen Trading space for time Hochwasser Berechnung von Hüllkurven für Sachsen Empirical envelope curve for Saxony and identical climate region [L/(s*km²)] Unit discharge Historical flood of record (Saxony) Area [km²] Flood of record (identical climate region) Flood of record (Saxony) Envelope Curve for Europe (Herschy, 2002) Envelope Curve for Germany (Klein et al., 2007) Envelope Curve for Saxony and identical climate region

Historical flood of record (Saxony) Area [km²] Flood of record (identical climate region) Flood of record (Saxony) Envelope

13 Assessment of upper bounds l d di f i Floods: Trading space for time Envelope curves and 4 parametric distribution functions (GEV)

14 Assessment of upper bounds Storm GEV with upper bound (EV4) Threshold: Max. velocity at the mountain Fichtelberg (v = 200 km/h)

15 Gemeinsame Wertebasis: Wohnvermögen Gesamt- Wohnvermögen in Deutschlands Gemeinden [Mill. ]

16 Gemeinsame Wertebasis: Disaggregiertes Wohnvermögen Beispiel Dresden Data sources: Statistisches Bundesamt 1997, INFAS-Geodaten, Eigene Berechnungen

17 Erdbebengefährdung EQ200 EQ500 EQ1000 Intensities III IV V VI VII VIII

18 EQ200 Erdbebenschäden an Wohngebäuden EQ500 EQ1000 Probable losses (millions of Euro)

19 HQ50 Hochwassergefahrenkarten der LTV HQ100 HQ200/300

20 Hochwasserschäden an Wohngebäuden HQ50 HQ100 HQ200/300

21 Starkwindgefährdungskarte WS10 WS100 WS200

22 Sturmschäden an Wohngebäuden WS10 WS100 WS200

23 Visualisierung Kartierung?

24 Aufbereitung der Ergebnisse Naturgefahr, die den höchsten Shd Schaden verursacht Vergleich von Pro Kopf Schäden

25 Erster Risikovergleich für Sachsen Naturgefahr, die den höchsten absoluten Wohngebäude Schaden g verursacht Vergleich von Pro Kopf Schäden Wiederkehr intervalle: EQ200, WS200, HQ200/300

26 Web-Tool zur Visualisierung

27 Web-Tool zur Visualisierung

28 Web-Tool zur Visualisierung

29 Beispiel: EU Projekt ESPOPN Ziel: Erstellung aggregierter Gefährdungs und Risikokarten für Europa Identifizierung i besimmter europäischer Regionen mit spezifischen Risikotypologien Berücksichtigung der Risiken bei der Landnutzungsplanung

30 Nt Natural lhazards Technological hazards ards Avalanches Drought potential Earthquakes Extreme temperatures Floods Forest fires Landslides Storms Storm surges Tsunamis Volcanic activities Air traffic Major accident hazards (chemical plants) Nuclear Power plants Oil transport, storage and handling

31 Waldbrandgefahrenkarte

32 Observed floods in Europe

33 Flood hazard based on reocurrence

34 Economic degree of vulnerability of regions Degree of GDP per capita Population density vulnerabil ity (EU-average = 100) (EU-average = 100) I <50 <25 II III IV V > 175 > 500

35 Vulnerability concept

36 Vulnerability map

37 Risk in 9 classes and different colour shades to identify source of risk Degree of vulnerability/hazards Intensity I II III IV V of hazard I II III IV V

38 Floods economic vulnerability

39 Aggregated risk map

40 Multi-Risiko Analysen Wozu?

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