Fakultät 09 / Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr
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Resilience in the urban context can be described as a continuum of absorptive, adaptive, and transformative capacities. The need to move toward a sustainable future and bounce forward after any disruption has led recent urban resilience initiatives to engage with the concept of transformative resilience when and where conventional and top-down resilience initiatives are less likely to deliver effective strategies, plans, and implementable actions. Transformative resilience pathways emphasize the importance of reflexive governance, inclusive co-creation of knowledge, innovative and collaborative learning, and self-organizing processes. To support these transformative pathways, considering techno-social co-evolution and digital transformation, using new data sources such as Volunteered Geographic Information (VGI) and crowdsourcing are being promoted. However, a literature review on VGI and transformative resilience reveals that a comprehensive understanding of the complexities and capacities of utilizing VGI for transformative resilience is lacking. Therefore, based on a qualitative content analysis of available resources, this paper explores the key aspects of using VGI for transformative resilience and proposes a comprehensive framework structured around the identified legal, institutional, social, economic, and technical aspects to formalize the process of adopting VGI in transformative resilience initiatives.
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.
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.
In nahezu jedem Rettungsdienstbereich lässt sich ein Anstieg an Notfalleinsätzen und damit einhergehend ein höherer Bedarf an Rettungsmitteln beobachten. Daraus resultieren Einsatzspitzen, die durch den Regelrettungsdienst nicht abgedeckt werden können, und es entsteht eine Unterdeckung. Dies wird auch als Risikofall bezeichnet und birgt die Gefahr, dass ein Rettungsmittel nicht innerhalb der vorgeschriebenen Hilfsfrist am Notfallort eintreffen kann. Um einen potenziellen Risikofall im Vorfeld absehen und einsatztaktische Ausgleichsmaßnahmen innerhalb eines Rettungsdienstbereiches ergreifen zu können, soll deshalb die Einsatznachfrage in stündlicher Auflösung prognostiziert werden. Dazu wurde die Einsatz-Zeit-Reihe 2017 der hochfrequentierten Feuer- und Rettungswache 1 in der Kölner Innenstadt analysiert und ein saisonales ARIMA-Modell sowie ein Erwartungswert-Modell auf die Einsatz-Zeit-Reihe des Folgejahres 2018 angewandt. Gezeigt werden konnte, dass sich die Einsatz-Zeit-Reihe mit einer mittleren absoluten Abweichung von etwas mehr als einem Einsatz prognostizieren lässt. Außerdem konnte mit einer Skalierung der Prognose über die Anzahl einsatzbereiter Rettungs-wagen jeder Risikofall in einem einwöchigen Anwendungstest vorhergesagt werden. Dabei zeigte sich, dass nicht die Prognosegüte in der Stunde der Einsatzspitze relevant ist, sondern die Prognosegüte in der Folgestunde. Die Prognosen haben somit, wenn sie skaliert werden, eine hohe einsatztaktische Relevanz und ermöglichen kurz-fristige Ausgleichsmaßnahmen im Tagesgang.
Problemstellung: COVID-19 ist nicht nur aufgrund der Folgen der Erkrankung problematisch, sondern auch aufgrund einer ganzen Reihe von Sekundäreffekten. So stellt eine lang andauernde Pandemie eine Dauerbelastung dar, welche sich auf die Psyche des Menschen auswirken kann. Insbesondere Kinder und Jugendliche sind hier auf-grund ihrer besonderen Angewiesenheit auf das häusliche Umfeld besonders vulnerabel. Zeitgleich ist diese Gruppe in bestehenden Krisenplänen bisher nicht oder kaum relevant. Aufgrund der Besonderheit, dass sich Kinder und Jugendliche noch in der Entwicklung befinden und dass, insbesondere für jüngere Kinder, die aktuell seit über einem Jahr bestehende Situation der Pandemie und die damit verbundenen Einschränkungen einen erheblichen Zeitraum darstellt, besteht ebenfalls die Gefahr von kulturellen und sozialen Entwicklungsproblemen. Vor diesem Hintergrund ist auch zu beachten, dass Maßnahmen gegen das Virus, welches die Primärgefahr darstellt, ebenfalls negative Auswirkungen auf Kinder und Jugendliche darstellen und somit zu Sekundärgefahren führen können. Weiterhin ist zu bedenken, dass Fehler in der Pandemiebekämpfung, welche sich nachhaltig negativ auf Kinder und Jugendliche auswirken, in der Zukunft in Form von Problematiken im Erwachsenenalter und, bei entsprechend vielen Betroffe-nen, in der gesamten Gesellschaft sichtbar werden. Um dies zu erforschen, werden zunächst die Fragestellungen bearbeitet, welche Sekundärgefahren und Risiken aufgrund von COVID-19 für Kinder und Jugendliche vorliegen, sowie ob die Vor- und Nachteile der Lockdowns die Vorteile für Kinder und Jugendliche überwiegen. Im Anschluss werden Handlungsempfehlungen gegeben, wie die Gesundheit und das Wohlergehen von Kindern und Jugendlichen in künftig ähnlichen Lagen sichergestellt werden können.
Angewandte Methoden: Um ein möglichst umfassendes Bild über die Lage von Kindern und Jugendlichen in Deutschland zu erhalten, werden Experteninterviews mit Expertinnen und Experten aus unterschiedlichen Fachgebieten und Berufsbereichen durchge-führt. Aufgrund der internationalen Vergleichbarkeit der Problematik werden auch Ex-pertinnen und Experten aus dem internationalen Raum befragt. Dies kann dazu beitragen, Aspekte, welche im nationalen Raum nicht bekannt sind oder nicht als relevant eingeschätzt werden, in diese Arbeit mit einfließen zu lassen. Weiterhin werden Studien und Quellen aus dem nationalen Raum in Form einer Sekundäranalyse betrachtet, um auf die Vor- und Nachteile der Lockdowns Rückschlüsse ziehen zu können. Insbesondere die Unterschiedlichkeit der verschiedenen Studien und Quellen stellte dabei eine große Herausforderung dar. Somit findet eine Anwendung von qualitativen und quanti-tativen Methoden statt, was als Mixed Methods bezeichnet wird.
Wichtigste Ergebnisse: Eine eindeutige Aussage über die Sekundärgefahren für Kinder und Jugendliche gestaltet sich als schwierig, da diese Gefahren unter anderem stark durch das häusliche Umfeld geprägt sind. So scheinen Kinder und Jugendliche aus so-zial schwächeren Familien in einem höheren Maße betroffen zu sein als jene, aus sozial stärkeren Familien. Zusätzlich stellt die Pandemie eine Brennglasfunktion für bereits zu-vor bestehende Problematiken dar. Der Vergleich von Vor- und Nachteilen der Lockdowns für Kinder und Jugendliche zeigt die Unterschiedlichkeit bestehender Studien und Quellen auf, wodurch das Ergebnis dieser Fragestellung primär Indizien darstellt. Die Handlungsempfehlungen, welche ebenfalls ein Ziel dieser Arbeit darstellen, bestehen
auf den vorherigen Ergebnissen aufbauend aus grundsätzlichen Handlungsempfehlungen, dem Einbezug von Kindern und Jugendliche in Pandemiepläne, der Beteiligung von Kindern und Jugendlichen in Entscheidungen bezüglich Krisensituationen sowie der Nachsorge der aktuellen Pandemie.
Anwendungsgebiet und Zielgruppe: Bei dem Anwendungsgebiet handelt es sich zu-nächst um ganz Deutschland, wobei unter Beachtung örtlicher Gegebenheiten auch ein internationaler Anwendungsbezug des Themas besteht. Die Zielgruppe stellen insbesondere Politiker und Entscheider in Behörden dar, welche zuständig für die Formulierung bzw. Fortschreibung von Pandemieplänen und für die Bereitstellung der techni-schen und personellen Ressourcen sind.
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.
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.
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.
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.
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.