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Ensembles of flooding occurrences driven by different pathways of mankind until 2100 and decision theory for forward-planning sustainable protection

Fabian Georg Frank

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Meteorologie

Betreuer*in

Christoph Matulla

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-26129.20246.309766-1

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Weltweit gesehen lässt sich eine immer größer werdende Anzahl an wetterinduzierten Schadereignissen beobachten. Diese basieren auf der mit der Klimaänderung einhergehenden Erhöhung der Frequenz und Intensität bisher seltener Extremwetterereignisse. Durch diese Entwicklung hat sich das Bewusstsein der für den öffentlichen Schutz verantwortlichen politischen und ökonomischen Entscheidungsträger erhöht. Die Frage die sich hierbei stellt ist, wie es gelingen kann, das gegenwärtig hohe Schutzniveau in den kommenden Jahrzehnten aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Arbeit entstammt einer Kooperation mit Verantwortungsträgern im österreichischen Bevölkerungsschutz und beschreibt die Etablierung eines, auf Entscheidungstheorie beruhenden, Verfahrens zur vorrausschauenden Planung nachhaltiger Strategien mit dem Ziel der Schadensvermeidung. Die hier gezeigte Anwendung im Zivilschutz soll die Verantwortlichen bei der Wahl jener Maßnahmen unterstützen, die optimal die Erhaltung des gegenwärtigen Schutzniveaus in den kommenden Jahrzehnten gewährleistet. Dieses Verfahren basiert auf (i) dem, auch aus dem Portfoliomanagement bekannten, Bernoulli Prinzip, welches die Behandlung des Nutzens von Handlungsoptionen anstatt nur deren monetäre Aspekte gestattet, sowie (ii) einem Set an Entscheidungsregeln. Dieser, jedenfalls im vorliegenden Kontext, neue Ansatz wird durch Anwendung auf eines der ressourcenintensivsten und umfangreichsten Bevölkerungsschutzprojekte in Österreich (für das die herkömmlichen Verfahren keine Unterstützung im Entscheidungsprozess boten) evaluiert. Dabei geht es um Hochwasserschutz, zu dessen nachhaltiger Gewährleistung drei Maßnahmen (Lineare Verbauung, Retention, Absiedelung) zur Verfügung stehen. Da bereits jetzt ein Großteil der Mittel im Bevölkerungsschutz für die Erhaltung bestehender Infrastruktur aufgewendet wird, ist der vorausschauenden Planung nachhaltiger Konzepte besonders hoher Stellenwert beizumessen. Eine notwendige Voraussetzung für eine derartige Planung ist die Ableitung künftiger Gefahrenpotentiale in der Projektregion. Daher werden die Entwicklungen des künftigen Hochwasserrisikos für drei Ensembles downgescalter Klimaprojektionen, die verschiedenen Entwicklungspfaden der Menschheit (van Vuuren et al., 2011) entsprechen, physikalisch konsistent berechnet. Diese Analysen beruhen auf Wetterprozessen, die Hochwasserereignisse auslösen (Enigl et al., 2018). Resultierende Risiko-Entwicklungs-Korridore bis zum Ende des Jahrhunderts sowie zu erwartende Aufwendungen für die Schutzmaßnahmen werden von dem hier gezeigten Verfahren verarbeitet. Die erzielten Ergebnisse zeigen ein klares Ranking der Maßnahmen hinsichtlich ihrer Eignung, das aktuelle Schutzniveau auch in den kommenden Dekaden zu gewährleisten. Gegenwärtig werden am, für den Bevölkerungsschutz verantwortlichen, Ministerium die für die Integration des Verfahrens notwendigen Anpassungen erhoben. Mit dem Forum der ‚European Freight and Logistics Leaders‘ wird, angesichts der in den letzten Jahren wiederholten Ausfällen intermodaler Verbindungen, die Anwendung des Verfahrens auf Europäische Transportkorridore diskutiert.

Abstract

(Englisch)

All over the world, an increasing number of weather-induced damage events can be observed. They are due to enhanced frequencies and intensities of previously scarce weather patterns. This development raises consciousness among federal officials and industry executives responsible for public protection as it increases the risk of casualties and losses to society, ecosystems, socio-economics, infrastructure and therefore poses the question of how the actual level of protection can be sustained in the decades to come. This study investigates the use of decision theory techniques to support decision-making processes actually used by the authorities responsible for civil protection. In order to accomplish these tasks, we apply the Bernoulli Principle in conjunction with a set of rules to a very comprehensive and complex case study in which the standard decision-making procedures of the authorities have not yielded a clear result. By employing protection-strategies used by the authorities (retention strategies, linear as well as retention measures) under coherently compiled assumptions concerning their potential future evolution, we employ decision theory methods to address the challenge of how to sustain present-day protection-levels under enhanced flooding-occurrences derived from ensembles of downscaled climate-change projections associated with different future pathways of mankind. Achieved results highlight the significance of this approach in forward-planning sustainable public protection-strategies and safeguarding critical infrastructure. This is of far-reaching importance because presented approaches allow for the consistent integration of decisive future threat-levels. Anticipatory planning is in fact urgently needed in this context because by now the maintenance of structures in place already makes up a substantial part of the total budget available for public measures. The achived findings of this study have already caused discussions by authorities in charge of civil protection on so far utilized decision-making processes. In addition, the intense cooperation with European transport, freight and logistics leaders has allowed us to estimate the implementation of presented strategies with regard to their future cost development. Apart from that results correspond to the recommendations of the Federal Ministry for Sustainability and Tourism (BMNT) regarding the Flood Directive and the publications of the European Union on flood protection.

Autor*innen

Fabian Georg Frank

Haupttitel (Englisch)

Ensembles of flooding occurrences driven by different pathways of mankind until 2100 and decision theory for forward-planning sustainable protection

Paralleltitel (Deutsch)

Entscheidungstheorie zur optimalen Planung nachhaltiger Bevölkerungsschutzprojekte basierend auf Ensembles künftiger Überflutungskorridore bis 2100 getrieben von drei Entwicklungspfaden der Mensch

Publikationsjahr

2018

Umfangsangabe

II, 44 Seiten : Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Christoph Matulla

Klassifikationen

38 Geowissenschaften > 38.80 Meteorologie: Allgemeines ,

38 Geowissenschaften > 38.82 Klimatologie

AC Nummer

AC15405987

Utheses ID

51014

Studienkennzahl

UA | 066 | 614 | |

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Schlagwörter