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Der anthropogene Klimawandel hat neben anhaltenden Dürren und verstärkt auftretenden Extremwetterereignissen auch die Ansiedlung neuer Arten in Deutschland zur Folge. Da die
Landwirtschaft eine kritische Infrastruktur darstellt, ist es notwendig, die potentielle Verbreitung neuer Schädlinge zu untersuchen, um potentielle Gefahren für die Landwirtschaft frühzeitig zu identifizieren. Nur so können rechtzeitig Handlungsbedarfe erkannt sowie Konzepte und Maßnahmen zum Schutz der kritischen Infrastruktur Landwirtschaft entwickelt werden. Es wird daher untersucht, ob Feldheuschrecken im Zuge des Klimawandels eine Gefahr für die deutsche Landwirtschaft darstellen können. Die Arbeit ist somit insbesondere für Akteure aus dem landwirtschaftlichen Sektor und dem Bevölkerungsschutz von Interesse. Betrachtet werden sechs Szenarien, die sich aus der der Kombination der drei Repräsentativen Konzentrationspfaden RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5 sowie den beiden Betrachtungszeiträumen 2021 – 2050 und 2071 – 2100 ergeben. Die entsprechenden Klimadaten werden aus dem Projekt Euro-CORDEX bezogen. Mit der Software CLIMEX wird die mögliche Verbreitung von Calliptamus italicus, Dociostaurus maroccanus und Locusta migratoria für 20 Standorte in Deutschland in den sechs Szenarien modelliert. Mit QGIS wird die betroffene Landwirtschaftsfläche auf Basis der CORINE Landnutzungsdaten ermittelt. Darüber hinaus werden im Juni und Juli 2021 vier Interviews mit Expert:innen der Bereiche Klimawandel/-anpassung, Orthopterologie/Entomologie und Landwirtschaft durchgeführt. Die Untersuchung zeigt, dass C. italicus sich in Deutschland stark verbreiten wird, D. maroccanus und L. migratoria sind nur geringfügig vertreten. Heuschreckenschwärme können potentiell pflanzliche Erzeugnisse auf etwa 10 – 25 % der landwirtschaftlichen Fläche bedrohen, ihr Auftreten ist allerdings unwahrscheinlich. Es ist daher von einem geringen Gefahrenpotential von Feldheuschrecken für die deutsche Landwirtschaft auszugehen. Die Modellierung ist auf klimatische Bedingungen begrenzt. Die berechneten Flächen sind mit Abweichungen behaftet, deren Ursprung ungeklärt ist. Trotz dieser Einschränkungen ist die Arbeit wegweisend für zukünftige Forschung und die Entwicklung von Handlungsstrategien. So wird die Entwicklung von Konzepten zur Prävention und Intervention für den Fall einer Heu- schreckeninvasion empfohlen. Ein aktives Biomonitoring größerer, nicht bewirtschafteter Flächen ist essenziell, um mögliche Massenvermehrungen frühzeitig festzustellen. Zusätzlich sollten Schwarmbildungen im Ausland und mögliche Migrationsrouten nach Deutschland untersucht werden.
Schlüsselbegriffe: Landwirtschaftliche Gefahr, Schädling, Klimawandel, Klimawirkung, Heuschrecken, CLIMEX, Species Distribution Model, Expert:inneninterview
Die COVID-19-Pandemie (im Folgenden kurz: Pandemie) wirkt sich global auf alle Verwaltungsebenen eines Staates oder Staatenbündnisses und auf jeden Wirtschaftssektor aus. Aus den Eigenschaften der Krankheit selbst und den getroffenen Maßnahmen zur Bekämpfung der Pandemie resultieren die Anforderungen an das Krisenmanagement jeglicher Organisationen. Um den Anforderungen gerecht zu werden, können die Organisationen zur Unterstützung der leitenden bzw. verantwortlichen Person Stäbe einsetzen. Ziel der Stäbe ist es, ein möglichst gutes Einsatzergebnis zu erzielen. Die Einsatzsituation und die Anforderungen während der Pandemie unterscheiden sich von anderen Einsätzen. Deswegen wird in dieser Arbeit untersucht, welche pandemiebedingten Einflüsse es auf die Stabsarbeit gibt. Zur Untersuchungsgruppe gehören Stäbe in Behörden und Unternehmen im gesamten deutschsprachigen Raum, die für mindestens drei Monate die Stabsarbeit aufrechterhalten haben. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist die Erhebung der Leistungsfähigkeit von Stäben während der COVID-19-Pandemie. Es werden die Situation vor Beginn der Pandemie, die Herausforderungen während der Pandemie und die justierten Stellschrauben erhoben und damit untersucht, welche Auswirkungen die Pandemie auf die Leistungsfähigkeit und das Einsatzergebnis von Stäben hat. Mithilfe einer standardisierten Online-Umfrage werden Stabsmitglieder befragt. Die Umfrage wurde in einer vorgelagerten Seminararbeit des Autors entwickelt. Es werden die Antworten von 153 Personen ausgewertet, die alle in Deutschland tätig sind. Der größte Teil ist Mitglied eines Stabes einer Behörde auf kommunaler Ebene. Durch Ausbildung und Übungen bestand unter den Stabsmitgliedern eine grundlegende Vorbereitung auf die Pandemie. Einzelne Themen in Hinblick auf die Einsatzsituation während der Pandemie fehlten und es mangelte an regelmäßigen Übungen. Die identifizierten Herausforderungen spiegeln die festgestellten Defizite in der Ausbildung und in Übungen wider. Hierzu zählt z. B. die Durchhaltefähigkeit bzgl. der Einsatzdauer. Die Belastung durch äußere Einflüsse war während der Pandemie herausfordernder als aus bisherigen Erfahrungen bekannt, dagegen sind in der Einsatzsituation im Stab keine größeren Veränderungen in Bezug auf Herausforderungen festzustellen. Die Pandemie hat zu Anpassungen in der Stabsarbeit geführt. In den Antworten sind Schwerpunkte bei der Digitalisierung der Stabsarbeit und der Anpassung der Struktur und Arbeitsweise des Stabes zu erkennen. Die festgestellten Defizite in der Ausbildung und in den Übungen und die identifizierten Herausforderungen werden bei der zukünftigen Entwicklung der Stabsarbeit wieder aufgegriffen. Damit wird an die während der Pandemie justierten Stellschrauben angeknüpft.
Die Analyse und Konzeption der Trinkwassernotversorgung setzt eine interdisziplinäre Zusammenarbeit unter anderem zwischen Gesundheitsämtern, Umweltämtern, Gefahrenabwehrbehörden und Wasserversorgungsunternehmen voraus. Die in dieser Arbeit durchgeführten Methoden gliedern sich in GIS-Analyse (Kritikalitätsanalyse), Beobachtung einer Inbetriebnahme eines Trinkwassernotbrunnens und eines Experteninterviews mit den Stadtwerken Düsseldorf AG und Netzgesellschaft Düsseldorf mbH auf. Es werden Erkenntnisse gewonnen, dass die Trinkwassernotbrunnen im Rahmen der Trink-wassernotversorgung mehr als eine mögliche Variable anstelle einer planbaren Konstante anzusehen sind. Die Anzahl und der Zustand der Trinkwassernotbrunnen sind in der Trinkwassernotversorgung nicht ausreichend. Es wird festgestellt, dass der Status quo wesentliche Lücken in der Konzeption der Trinkwasserversorgung aufweist, die organisatorisch mithilfe von Absprachen zwischen Behörden und Unternehmen und technisch durch beispielsweise Aufbereitungsanlagen gelöst werden können.
Krankenhäuser stellen eine wichtige Kritische Infrastruktur im Bereich des Gesundheitssektors dar, deren Funktionsfähigkeit bei allen Gefahrenlagen erhalten bleiben muss. Durch Interdependenzen mit anderen Kritischen Infrastrukturen, wie der Trinkwasserversorgung, kann ein Ausfall einer der Infrastrukturen zu einer Beeinträchtigung der jeweils anderen führen. Trinkwasser ist für den Menschen lebensnotwendig und muss daher überall in ausreichender Quantität und Qualität bereitgestellt werden (öffentlichen Daseinsvorsorge). Die Trinkwasserversorgung stellt eines der kritischsten Infrastrukturelemente in Krankenhäusern dar, deren Ausfall zu einer Gefährdung der quantitativen und qualitativen Gesundheitsversorgung führt. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass Trinkwasserausfälle in Krankenhäusern keine Seltenheit darstellen und zu weitreichenden Beeinträchtigungen führen. Bei Großstörungen bzw. Großschadenslagen oder Katastrophenfällen, ist daher die kommunale Gefahrenabwehr/ der Katastrophenschutz in der Pflicht, zusammen mit anderen Akteuren Krisenmanagement- bzw. Maßnahmenplanungen zu erarbeiten. Dennoch existieren zurzeit fast keine adäquaten Krisenmanagementplanungen für die Herstellung einer Ersatztrinkwasserversorgung für Krankenhäuser. Dies gilt sowohl für die Krankenhäuser im Rahmen der Krankenhausalarm- und Einsatzplanung, als auch die kommunale Gefahrenabwehr bzw. den Katastrophenschutz und Wasserversorgungsunternehmen (WVU).
In dieser Master-Thesis, die im Sommersemester 2018 an der TH Köln erarbeitet wurde, sollte durch eine umfassende Risikoanalyse, unter Zuhilfenahme von Experteninterviews und Dokumentenanalysen das Risiko und die Folgen eines vollständigen Trinkwasserausfalles in einem Krankenhaus dargestellt und der aktuelle Stand der geplanten Bewältigungs- bzw. Krisenmanagementplanungen von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS), dem örtlichen WVU und des Krankenhauses für eine solche Schadenslage erhoben werden. Wurden die geplante Krisenmanagementplanungen als unzureichend oder nicht existent identifiziert, so sollten, wenn möglich, Vorschläge für neue Krisenmanagementkonzepte und Kapitel für den Krankenhauseinsatzplan erstellt werden, wofür ungenutzte Ressourcen für die Etablierung einer Ersatztrinkwasserversorgung ermittelt wurden. Die Analyse erfolgte durch eine Einzelfalluntersuchung anhand des Hauptgebäudes des Krankenhauses Merheim in Köln mit dem Szenario einer lokalen Lage, die nicht durch Kontamination des Wassers induziert ist und deren genaue Ursache nicht betrachtet wird. Um mögliche zukünftige Maßnahmen erarbeiten zu können, musste im Rahmen der Analyse der minimale Trinkwasserbedarf des Untersuchungsgebietes bzw. der einzelnen Funktionsbereiche erhoben und Kriterien für die Geeignetheit von Maßnahmen zur Ersatztrinkwasserversorgung erarbeitet werden. Diese Kriterien sind: Vorlaufzeit, Einhaltung der Trinkwasserverordnung, Versorgungskapazität und Verfügbarkeit von Versorgungsquellen. Für die Berechnung der Kritikalität wurde eine eigene Berechnungsmethode erarbeitet, die im Rahmen der Schutzzieldefinition eine Kritikalitätsanalyse ermöglicht, welche die Bedeutung des Gesamtobjektes und der einzelnen Prozessbausteine einbezieht. Das hier hergeleitete Schutzziel lautet: Verhinderung von Todesfällen bei Patienten durch die angenommene Gefahr und durch das ausfallbedingte Unterlassen von Behandlungsmaßahmen, die nicht anderweitig, durch z.B. Abmeldung von der örtlichen Notfallversorgung oder einer Evakuierung und Verlegung der Patienten, kompensierbar sind.
Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist zusammengefasst die Identifikation der geplanten Maßnahmen zu Ersatztrinkwasserversorgung des Krankenhauses Merheim bzw. ggf. nicht vorhandenen Maßnahmen und somit die Feststellung, ob die Problematik des angenommenen Szenarios von allen Akteuren ausreichend betrachtet wird. Es soll das Bewusstsein für die Notwendigkeit und die Verantwortlichkeiten bzw. Zuständigkeiten von Krisenmanagementplanungen inkl. der Schnittstellenproblematik erhöht werden. Auf Grundlage dieser Arbeit können die Feuerwehr, Hilfsorganisationen, das Technisches Hilfswerk, der Wasserversorger und das Krankenhaus zukünftige Planungen begründen und die Ergebnisse für die Planung einer Ersatztrinkwasserversorgung für das Krankenhaus Merheim nutzen. Das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe, das diese Arbeit ebenfalls betreut hat, möchte diese Arbeit zudem dafür verwenden, weiterführende Konzepte und Leitfäden zu entwickeln.
Hinsichtlich der Erfüllung des Schutzzieles wurde das Krankenhaus Merheim an sich und als Prozessbausteine insbesondere die Intensivstationen als sehr verwundbar identifiziert, was im Rahmen der Analyse zu einem sehr hohen Gesamtrisiko führte. Weitere Prozessbausteine mit sehr hohen Risikowerten sind die Reinstwasseraufbereitungsanlage, die Zentralwäscherei, das Zentrallabor, die Zentralsterilisation und die Anästhesiologie. Durch die sehr hohen Risikowerte und den maximalen Trinkwasserbedarf des Krankenhauses von 150m³/h (eine Ermittlung des minimalen Bedarfes war nicht möglich) lässt sich ein hoher Handlungsbedarf für Krisenmanagementplanungen für den Fall eines Trinkwasserausfalles in dem Krankenhaus ableiten. Die Analyse der Krisenmanagementplanungen hat ergeben, dass keine Maßnahmen zur Krisenbewältigung eines Trinkwasserausfalles im Krankenhaus Merheim existieren. Dies betrifft alle einbezogenen Akteure. Auch eine Einspeisestelle für eine Ersatztrinkwasserversorgung und andere Redundanzsysteme sind im Krankenhaus Merheim nicht vorhanden. Die redundante Ausgestaltung der Trinkwassereinspeisung aus dem öffentlichen Netz in das Privatnetz des Krankenhauses ist dabei nur bei einem Versorgungsausfall auf Seiten des öffentlichen Trinkwassernetzes wirkungsvoll. Eine Ersatztrinkwasserversorgung wäre mit den in der Stadt Köln vorhandenen Ressourcen ausreichend gestaltbar. Verfügbare und geeignete Kapazitäten sind bei der Feuerwehr Köln, privaten Firmen mit Tanklastzügen, der Bundespolizei und Hilfsorganisationen identifiziert worden. Bei den durchgeführten Interviews wurde von fast allen Akteuren eine hohe Relevanz des Themas und der hohe Bedarf an Planungen bestätigt. Jedoch ist durch die bestehende Mangelplanung und der Vernachlässigung von Übungen zur Not- und Ersatztrinkwasserversorgung (z.B. Inbetriebnahme Trinkwassernotbrunnen) davon auszugehen, dass bisher ein mangelndes Problembewusstsein und Unstimmigkeiten bezüglich der Zuständigkeiten bei den verantwortlichen Stellen vorlag. Die Kommune (bzw. hier die Stadt Köln) sollte daher alle Beteiligten zusammenbringen, über die Verantwortlichkeiten bzw. Zuständigkeiten aufklären und einen kooperativen Planungsprozess initiieren. Eine eigene Planung, im Rahmen dieser Arbeit, in Form eines Kapitels für den Krankenhauseinsatzplan und Krisenmanagementplänen für die Gefahrenabwehr bzw. den Wasserversorger konnte durch das Fehlen einer Trinkwassereinspeisestelle in das Krankenhaus nicht erstellt werden. Jedoch war es möglich ein kurzes Kapitel für den Krankenhauseinsatzplan zu erstellen, das auf die weitreichenden Folgen eines Trinkwasserausfalles aufmerksam macht und Anweisungen zum schnelleren Übergang zu einer Evakuierung/Räumung liefert. Durch das so erreichte schnellere Handeln, könnten zumindest viele weitere Folgeschäden bei den Patienten verhindert werden. Überlegungen dahingehend, ob eher präventive oder zur Selbsthilfe befähigende Maßnahmen statt Bewältigungsplanungen in Betracht gezogen werden sollten, sind durchzuführen.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit an der Technischen Hochschule Köln, deren Bearbeitungszeit vom 20.1.2017 bis 24.3.2017 ist, wird durch ein technisches Experiment geprüft, ob diverse Technologien zur 3D-Erfassung und Rekonstruktion geeignet sind Gebäudeinnenräume so zu erkunden, dass die Gefahrenabwehr dadurch einen höheren Nutzen hat, als es bei einer persönlichen oder autonomen Videoerkundung der Fall ist. Dies soll vor allem dann helfen, wenn Gebäude nicht mehr betreten werden sollten, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn das Gebäude durch Erdbebenschäden einsturzgefährdet oder mit Gasen kontaminiert ist. 3D-Modelle einer Umgebung haben u.a. den Vorteil, dass problemlos neue Blickwinkel eingenommen, Maße ermittelt und Planungen für Rettungseinsätze oder Evakuierungen effizienter durchgeführt werden können, ohne Bildmaterial aufwendig zu sichten. Zudem können die Ergebnisse für spätere Evaluationen und Trainings genutzt werden. Um diese Geeignetheit festzustellen werden Beurteilungskriterien erarbeitet, die ein potentielles System erfüllen muss. Diese Kriterien sind: Günstig in der Beschaffung, Zeit bis zu einer 3D-Darstellung, leichte Bedienbarkeit, Qualität bzw. Informationsgewinnung aus der Darstellung (Erkennung von Zugängen und Personen), Lieferung von Zusatzinformationen (beispielsweise Maßangaben) und ob das System Online oder Offline funktionsfähig ist. Um diese Kriterien beurteilen zu können, werden Systeme der drei Haupttechnologien in der 3D-Erfassung (Laserscanner GeoSLAM ZEB-REVO, RGB-D-Kamera Microsoft Kinect und FARO Freestyle3D, Fotogrammetrie mit der Software Agisoft PhotoScan) in einem Versuch überprüft. Dabei wird das Labor für Großschadensereignisse der Technischen Hochschule Köln, der angrenzende Flur und das angrenzende Treppenhaus gescannt bzw. erfasst und rekonstruiert, wobei die nötigen Daten ermittelt werden. Dabei stellt sich heraus, dass der FARO Freestyle3D mit seiner RGB-D-Technologie und der Software FARO Scene als einziges System alle Kriterien erfüllt und somit für den Zweck der Erkundung in diesem Kontext geeignet ist. Der Microsoft Kinect Sensor mit der Software FARO Scene hat, durch Fehler in der Rekonstruktion, Schwächen in der Darstellungsqualität. Dies gilt auch für die Kombination aus GeoS-LAM ZEB-REVO/CloudCompare, da hiermit kein Farbscan erstellt werden kann und somit eine Erkennung von Objekten (z.B. geschlossene Türen) erschwert wird. Die Fotogrammetrie dauert mit einer Berechnungsdauer von ca. 38 Stunden zu lange, um in Notfallsituationen einen Nutzen zu bieten und liefert außerdem falsche Maßangaben.
Nicht näher betrachtet wird in dieser Arbeit die (autonome) Erkundung durch Roboter oder Drohnen, die die Geräte transportieren können, Strom- und Datenübertragungsproblematiken, andere ergänzende Sensortechniken und die Erkundung in dunkler Umgebung.
Zivile unbemannte Luftfahrtsysteme in der Akutphase internationaler humanitärer Hilfseinsätze
(2019)
Diese Arbeit konstruiert Einsatzbereiche ziviler unbemannter Luftfahrtsysteme in humanitären Hilfseinsätzen unmittelbar nach einer Katastrophe. Die Auswertung der Schnittmenge der technischen Fähigkeitsanalyse mit der – unter Verwendung von Experteninterviews durchgeführten – operativen Bedarfsanalyse des humanitären Sektors stellt die Basis für die Konstruktion der neun Anwendungsbereiche dar. Abschließend werden diese vor einem technischen, rechtlichen sowie ethischen Hintergrund diskutiert und bewertet.
Die Kraftwerksunglücke in Fukushima und Tschernobyl gelten wohl gemeinhin als Inbegriff für die Allgegenwärtigkeit der Gefahr eines kerntechnischen Unfalls mit schwerwiegenden Folgen für Mensch und Umwelt sowie einem tiefen Eingriff in die Wirtschaft und das öffentliche Leben. Kernschmelzen können die unterschiedlichsten Ursachen haben. Plötzlich finden physikalische Prozesse statt, die nicht mehr verhindert, sondern allerhöchstens herausgezögert werden können – die Arbeit der Behörden beginnt. Doch was wäre, wenn die Abstimmung zwischen den Entscheidungsträgern zu lange dauert, wenn die Katastrophenschutzpläne lückenhaft sind, eine rechtzeitige Bevölkerungswarnung ausbleibt, die Verkehrsträger mit der Aufnahme von Menschenmassen völlig überfordert sind oder sich die Aufnahmegebiete im Bereich der radioaktiven Wolke befinden?
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit eben diesen Themen und zeigt Problematiken im Evakuierungsablauf auf. Im Verlauf der Arbeit wird anhand des Standes der Wissenschaft und Technik sowie Referenzereignissen und zwei Fallbeispielen ein Evakuierungskonzept entwickelt, das neue Denkansätze in bestehende Konzepte einarbeitet. Die genaue Planung und Konzeptionierung von Evakuierungs- und Notfallmaßnahmen stehen daher unter Betrachtung der Unzulänglichkeiten und Defizite beim Krisenmanagement im Mittelpunkt dieser Arbeit. Unter Berücksichtigung der Empfehlungen der Strahlenschutzkommission, der AG Fukushima, des Bundestages sowie des Bundesamtes für Strahlenschutz werden Evakuierungsrouten entwickelt und die Verkehrsträger Straße, Schiene, Schifffahrt und Luftverkehr auf deren Tauglichkeit und Kapazität geprüft. Zudem wird erläutert, wie eine Zusammenarbeit zwischen den Entscheidungsträgern des Landes und der Katastrophenschutzbehörden in Form eines weisungsbefugten bundeseinheitlichen Führungsstabes gestaltet werden kann.
Nicht zuletzt gilt es, den Weg für ein zukünftig funktionierendes Krisenmanagement im Fall eines kerntechnischen Unfalls zu ebnen, eine fundierte internationale und grenzüberschreitende Planungsgrundlage zu bieten und notwendige Maßnahmen der Behörden und Ministerien für eine effektive Gefahrenabwehr und einen funktionsfähigen Evakuierungsablauf aufzuzeigen.
This bachelor thesis addresses the issue of how school resilience can be measured and assessed quantitatively. Schools as social infrastructures have a significant value for society. Yet, on a global scale, they, and therefore the respective community as well, are continuously endangered by a variety of threats such as natural disasters or violence and mental abuse affecting students, parents and school staff. However, these threats differ greatly depending on climatic and geographical conditions as well as on the socio-cultural context of the corresponding community. To strengthen school resilience against potential threats and to ensure education continuity despite the occurrence of these disruptions, a methodology is developed to measure and assess school resilience in conjunction with its specific circumstances. Initially, qualitative and quantitative (composite) indicators are identified and categorised with the help of a Systematic Literature Review and Mayring's Qualitative Content Analysis. These are subsequently developed into a Comprehensive Index for School Resilience (CISR). Building on this, a pre-existing assessment methodology, which uses Likert-Scales arranged in questionnaires to assign quantitative values to the composite indicators, is adapted to operationalise the CISR and by an exemplary application at Europaschule Troisdorf, the methodology is adapted to the socio-cultural conditions in Germany using an expert’s operational and contextual knowledge. The results obtained show that the methodologies and techniques described in current international research can, after an appropriate adaptation, successfully be applied to schools in Germany as well. Nevertheless, by identifying research limitations and errors as well as potential improvements, it is evident that further research and development is needed to provide stakeholders with a decision-making tool to strengthen the resilience of schools in the future, such as an exhaustive supplement to the CISR or the integration of more precise quantification methodologies and techniques.
At the case study of the city of Cologne and the neighbouring Rhein‐Erft‐Kreis (a county), selected resilience aspects of critical infrastructure (CI) and cascading effects are analysed concerning major river floods. Using a Geographic Information System, the applicability of the approach is demonstrated using open source software and data, augmented by manual entries. This study demonstrates the feasibility and limitations of analysing lifeline features of interest for disaster risk and emergency management such as roads, bridges and electricity supply. By highlighting interdependencies of emergency services with CI such as roads, cascading effects of interconnected paths are shown. The findings indicate that in an extreme event flood scenario over 2,000 km of roads and eight bridges will be exposed to floods in the area of the rivers Rhine and Erft. This places huge demands on disaster and emergency management institutions and people affected and limits their resiliency.
New risk geographies are emerging with war and conflict resurfacing, including nuclear threats. This poses challenges to civil protection for conducting risk-informed preparedness planning. A spatial assessment of Germany and Europe is conducted using a geographic information system. Buffer circles of nuclear explosion effects and fallout buffers show potentially exposed areas around major cities. Different scenarios indicate shrinking areas safe from exposure. However, even in a densely populated country, rural areas and smaller cities can be identified that could provide sites for evacuation shelters. Changing wind directions poses a challenge for civil protection planning because fallout risk covers most German territory even when few cities are attacked. However, wind speeds and topography can help identify suitable shelter areas. More knowledge about the temporal development of a nuclear explosion and its specific forms of harm can also help to improve risk knowledge and planning. While nuclear warfare at first seems to render useless any option for safe areas and survival, the spatial risk assessment shows that exposure does not occur at all places at all times. Being safe from harm will be difficult in such a worst-case scenario, but avoiding large city perimeters and being informed can also help reduce risk.
The Enhancement of standard dense phase carbon dioxide (DPCD) pasteurization by additional mechanical effects wasassessed in this work. These effects were induced during pasteurization by the sudden depressurization in a narrow mini-tube. The high flow velocities, moderate pressures (40–80 bar) and low temperatures (25–45°C) lead to intense degasifica-tion and shear stress. The inactivation of the test microorganismEscherichia coliDH5a(E. coliDH5a) was determinedbefore and after depressurization in the minitube, representing entirely chemical DPCD via dissolved CO2and total inacti-vation comprising the effects of dissolved CO2and mechanical effects, respectively. Compared to conventional DPCDpasteurization, which is mostly attributed to chemical effects, the additional mechanical effects increased the inactivationefficiency considerably.
Pluvial floods claimed more than 180 lives in Germany in July 2021, when a large and slow-moving storm system affected Germany and many neighbouring countries. The death tolls and damages were the highest since 1962 in Germany, and soon after, the crisis management was under public critique. This study has undertaken an online survey to understand crisis management better and identify lessons to learn. It has received a positive interest among operational relief forces and other helpers (n = 2264). The findings reveal an overall satisfaction with the operation in general as well as personal lessons learned. It also reveals shortcomings in many areas, ranging from information distribution, coordination, parallel ongoing COVID-19 pandemic, infrastructure resilience, and other factors. Just as well, areas for improvement of the crisis management system are suggested by the respondents. Cooperation and support by the affected population are perceived as positive. This helps to inform other areas of research that are necessary, such as studies on the perception by the affected people. The gaps in assessments of operational forces and some methodological constraints are discussed to advance future follow-up studies.
Bridging Gaps in Minimum Humanitarian Standards and Shelter Planning by Critical Infrastructures
(2021)
Current agendas such as the Sendai Framework for Disaster Risk Reduction or the Sustain-able Development Goals are demanding more integration of disaster risk management into otherthematic fields and relevant sectors. However, certain thematic fields such as shelter planning andcritical infrastructure have not been integrated yet. This article provides an analysis of minimumhumanitarian standards contained in the well-known Sphere handbook. Gaps are identified forseveral critical infrastructure services. Moreover, guidance on how to derive infrastructure or lifelineneeds has been found missing. This article analyses the missing service supply and infrastructureidentification items and procedures. The main innovation is a more integrative perspective on infras-tructure that can improve existing minimum humanitarian standards. It can guide the provision ofinfrastructure services to various types for different hazard scenarios, hence make humanitarian aidand shelter planning more sustainable in terms of avoiding infrastructure or lifeline shortages.
Resilience in relation to flood risk management (FRM) is not a new concept, yet parts of the FRM community are still struggling to apply it. The main challenge this study addresses is the question as to whether parts of the FRM community should still adopt, or rather “leap‐frog,” resilience. The main purpose is to evaluate whether resilience is a still on‐going trend or, already subsiding. Research suggests that resilience is an on‐going trend that connects research and policy and has gained international recognition as expressed by international guidelines and bodies promoting its research but also its operationalization. Academic literature in the area of FRM also shows a significant continuing development. Resilience enables to analyze dynamics and transformations of riverine areas, or coastal zones in connection to an integrated social‐environmental system approach with more emphasis and conceptual basis than previous concepts. Resilience is more than a short‐lived notion and it appears that FRM researchers cannot avoid addressing it. Resilience often is a convergence of ideas and mainstreaming of efforts, which in many venues is absolutely necessary and can help, for example, to decrease silo‐thinking. But as academics, we have a mandate to remain skeptical and remain on the look‐out for novel ideas, too.
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Engineering Water > Planning Water
Remote sensing applications of change detection are increasingly in demand for many areas of land use and urbanization, and disaster risk reduction. The Sendai Framework for Disaster Risk Reduction and the New Urban Agenda by the United Nations call for risk monitoring. This study maps and assesses the urban area changes of 23 Mexican-USA border cities with a remote sensing-based approach. A literature study on existing studies on hazard mapping and social vulnerability in those cities reveals a need for further studies on urban growth. Using a multi-modal combination of aerial, declassified (CORONA, GAMBIT, HEXAGON programs), and recent (Sentinel-2) satellite imagery, this study expands existing land cover change assessments by capturing urban growth back to the 1940s. A Geographic Information System and census data assessment results reveal that massive urban growth has occurred on both sides of the national border. On the Mexican side, population and area growth exceeds the US cities in many cases. In addition, flood hazard exposure has grown along with growing city sizes, despite structural river training. These findings indicate a need for more risk monitoring that includes remote sensing data. It has socio-economic implications, too, as the social vulnerability on Mexican and US sides differ. This study calls for the maintenance and expansion of open data repositories to enable such transboundary risk comparisons. Common vulnerability variable sets could be helpful to enable better comparisons as well as comparable flood zonation mapping techniques. To enable risk monitoring, basic data such as urban boundaries should be mapped per decade and provided on open data platforms in GIS formats and not just in map viewers.
This article explores the relationship between digital transformation and disaster risk.Vulnerability studies aim at differentiating impacts and losses by using fine-grained information fromdemographic, social, and personal characteristics of humans. With ongoing digital development,these characteristics will transform and result in new traits, which need to be identified andintegrated. Digital transformations will produce new social groups, partly human, semi-human,or non-human—some of which already exist, and some which can be foreseen by extrapolating fromrecent developments in the field of brain wearables, robotics, and software engineering. Thoughinvolved in the process of digital transformation, many researchers and practitioners in the field ofDisaster Risk Reduction or Climate Change Adaptation are not yet aware of the repercussions fordisaster and vulnerability assessments. Emerging vulnerabilities are due to a growing dependency ondigital services and tools in the case of a severe emergency or crisis. This article depicts the differentimplications for future theoretical frameworks when identifying novel semi-human groups and theirvulnerabilities to disaster risks. Findings include assumed changes within common indicators of socialvulnerability, new indicators, a typology of humans, and human interrelations with digital extensionsand two different perspectives on these groups and their dependencies with critical infrastructure.
Floods are a known natural hazard in Germany, but the amount of precipitation and ensuing high death toll and damages after the events especially from 14 to 15 July 2021 came as a surprise. Almost immediately questions about failure in the early warning chains and the effectiveness of the German response emerged, also internationally. This article presents lessons to learn and argues against a blame culture. The findings are based on comparisons with findings from previous research projects carried out in the Rhein-Erft Kreis and the city of Cologne, as well as on discussions with operational relief forces after the 2021 events. The main disaster aspects of the 2021 flood are related to issuing and understanding warnings, a lack of information and data exchange, unfolding upon a situation of an ongoing pandemic and aggravated further by critical infrastructure failure. Increasing frequencies of flash floods and other extremes due to climate change are just one side of the transformation and challenge, Germany and neighbouring countries are facing. The vulnerability paradox also heavily contributes to it; German society became increasingly vulnerable to failure due to an increased dependency on its infrastructure and emergency system, and the ensuing expectations of the public for a perfect system.
Die Dokumentation und Untersuchung von Massenbewegungen ist der entscheidende Schritt, um die Gefahr, die von ihnen ausgeht, zu identifizieren und im nächsten Schritt zu minimieren. Vor allem in Bergregionen kann dies im Extremfall Menschenleben retten.
Folglich untersucht diese Arbeit auf Grund bestehender Gefahr die räumliche Verteilung von Massenbewegungen in den drei iranischen Provinzen Alborz, Qazvin und Teheran.
In Anbetracht der immer weiter wachsenden Städte im erdbeben- und somit massenbewegungsgefährdeten Elbursgebirge wird mittels zweier quantitativer Analysen der isolierte Einfluss von straßen- und schienengebundener Verkehrsinfrastruktur auf Massenbewegungen (in den drei Provinzen) untersucht.
Beide Analysen vergleichen ausschließlich die lokale Häufung von Massenbewegungen mit dem vorhandenen Straßen- und Schienennetz: in der ersten Analyse durch das Vergleichen stattgefundener Massenbewegungen innerhalb von Teilgebieten des untersuchten Gebiets, in der zweiten Analyse werden die Häufungen in verschiedenen Abständen zu Straßen erfasst.
Anknüpfend an die zweite Analyse wird eine Bewertung der Häufigkeiten getätigt.
Es ergeben sich folgende wesentliche Erkenntnisse aus dieser Bachelorarbeit:
• Die Aussagekraft der Analysen kann höchstens so groß sein wie die Richtigkeit, Vollständigkeit und Detailliertheit der zur Verfügung gestellten Datenbanken
• Die verhältnismäßig große Fläche des Untersuchungsgebietes stellt eine hohe Fehlerquelle dar (z.B. durch das große Datenvolumen)
• Eine Anfälligkeitsanalyse auf Grund eines isoliert betrachteten Auslösefaktors ist mit vielen Fehlern und Annahmen behaftet (z.B. muss zunächst einmal angenommen werden, dass Massenbewegungen nicht durch andere Faktoren ausgelöst werden)
• Eine erhöhte Anfälligkeit des Untersuchungsgebietes gegenüber Massenbewegungen innerhalb von 50 m Abstand zu Straßen konnte durch die in dieser Arbeit beschriebenen „Straßenpufferanalyse“ nachgewiesen werden.
Die Analysen sind mit dem Programm ArcGIS durchgeführt. Ihre detaillierte Beschreibung ermöglicht es dem Leser, die Analysen weiterzuführen oder mit anderen Parametern zu wiederholen. Weiterführende Analysen beispielsweise in Form einer Risikokarte verhelfen den Menschen, Sachgüter und die Umwelt z.B. durch nachhaltige Bebauungspläne zu schützen.
Vergangene Ereignisse haben gezeigt, dass es trotz gesetzlicher Vorgaben und technischer Regeln, welche die Notstromversorgung von Krankenhäusern bestimmen, zu Vorfällen mit menschlichen Verlusten als Folge von Stromausfällen kam. Deshalb befasst sich diese Masterthesis mit der Entwicklung einer Bewertungsmethode für die Notfallplanung von deutschen Krankenhäusern im Bereich der Energieversorgung unter Berücksichtigung von technischen und organisatorischen Anforderungen. Sie soll in der Krankenhausalarm- und Einsatzplanung Anwendung finden.
Das Ziel ist es, eine Methode zu entwickeln, welche von Anwender:innen mit unterschiedlicher Ausprägung der Fachexpertise in der Krankenhausalarm- und Einsatzplanung sowie Risikoanalyse genutzt werden kann. Über zwei Scoping Reviews für die Krankenhausalarm- und Einsatzplanung sowie zur Energieversorgung von Krankenhäusern werden bestehende Vorgaben und Konzepte sowie Anforderungen an die Methode ermittelt. Basierend auf diesen Informationen wird ein gestuftes Bewertungsmodell vorgeschlagen. Es setzt sich aus einer Synthese eines Verfahrens des Bundesamts für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe zur Vulnerabilitätsanalyse mit Methoden der multikriteriellen Entscheidungsunterstützung (Satisfizierungsverfahren und Analytic Network Process) zusammen. Anhand einer exemplarischen Durchführung erfolgte eine empirische Validierung. Des Weiteren wurden der Praxisbezug und die Anwendbarkeit mit Expert:innen-Gesprächen untersucht.
Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass sich das gestufte Bewertungsmodell als Planungsmodell für die Bewertung der Energienotversorgung von Krankenhäusern eignet. Es ist in eine Einsteiger-, Fortgeschrittenen- und Expertenstufe unterteilt, um für alle Anwender:innen unabhängig von ihrer Fachexpertise nutzbar zu sein. Es sind weitere Arbeiten unter enger Einbindung von Krankenhausbetreibenden erforderlich, um anhand des Modells priorisierte Checklisten mit allgemeinen technischen und organisatorischen Anforderungen für die Fortgeschrittenenstufe zu entwickeln. Durch die exemplarische Durchführung hat sich herausgestellt, dass das gestufte Bewertungsmodell zudem zur Identifizierung von Abhängigkeiten und Kritikalität des untersuchten Systems genutzt werden kann.
Als Herausforderung stellte sich die Übertragung des Analytic Network Process zu einem Bewertungs- und Priorisierungssystem der technischen und organisatorischen Anforderungen in Verbindung mit der Vulnerabilität heraus. Die Anwendungsgrenzen werden durch die Stufung des Bewertungsmodells gering gehalten. Es sind jedoch weitere Arbeiten, wie die Erstellung eines Leitfadens, notwendig, um die praktische Umsetzung zu ermöglichen.
In der vorliegenden Arbeit wird mit dem Geoinformationssystem ArcGIS Pro auf Basis eines digitalen Geländemodells mit einer Gitterweite von einem Meter eine Topographische Gefährdungsanalyse durchge-führt. Damit werden die Auswirkungen von Starkregenereignissen auf die Gefahrenabwehr abgeschätzt. Diese wird für das gesamte Gebiet des Rhein-Sieg-Kreises in Nordrhein-Westfahlen durchgeführt. Die in dieser Analyse betrachteten Organisationen der Gefahrenabwehr sind Feuerwehren, Rettungsdienst und die Ortsverbände des THW im Kreisgebiet. Für die genannten Organisationen werden zunächst die Standorte sowie die dort stationierten Einheiten bzw. Fahrzeuge ermittelt und im Anschluss kartiert.
Mittels der Topographischen Gefährdungsanalyse werden ausschließlich anhand der Oberflächenbeschaffenheit Geländesenken und oberflächige Fließwege errechnet. Diese werden nach Prüfung und Bearbeitung zur Ermittlung der potentiellen objektbezogenen Gefährdungen der Liegenschaften der Organisationen sowie der Straßeninfrastruktur genutzt. Das für die Berechnung genutzte Untersuchungsgebiet erstreckt sich dabei in einigen Bereichen über die Verwaltungsgrenzen des Rhein-Sieg-Kreises hinaus, um die Grenzen der Wassereinzugsgebiete zu berücksichtigen.
Am Ende der Analyse werden aus den Ergebnissen beispielhaft Karten für die Organisationen der Gefahrenabwehr erstellt, um die Gefährdungen in einer übersichtlichen Form zu visualisieren und die Informationen nutzbar zu machen. Diese werden sowohl an die Art von seismischen Mikrozonierungskarten angelehnt als auch an bestehende Karten, wie sie z.B. bei den Feuerwehren genutzt werden, angepasst.
Aus der Bewertung der Standorte der Organisationen anhand der ermittelten Senken ergibt sich eine hohe Anzahl von etwa zwei Dritteln der Liegenschaften, welche durch Starkregenereignisse verursachte Überflutungen gefährdet sind. Daraus lässt sich ein Bedarf weiterer Untersuchungen ableiten. Auf Basis von Starkregengefahrenkarten, die auf komplexeren Berechnungsmodellen beruhen sowie Einzelfallbetrachtungen sollten diese Gefährdungen bestätigt oder widerlegt werden.