Fakultät 09 / Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Emergency management services, such as firefighting, rescue teams and ambulances,are all heavily reliant on road networks. However, even for highly industrialised countries such asGermany, and even for large cities, spatial planning tools are lacking for road network interruptionsof emergency services. Moreover, dependencies of emergency management expand not only onroads but on many other systemic interrelations, such as blockages of bridges. The first challenge thispaper addresses is the development of a novel assessment that captures systemic interrelations ofcritical services and their dependencies explicitly designed to the needs of the emergency services.This aligns with a second challenge: capturing system nodes and areas around road networksand their geographical interrelation. System nodes, road links and city areas are integrated into aspatial grid of tessellated hexagons (also referred to as tiles) with geographical information systems.The hexagonal grid is designed to provide a simple map visualisation for emergency planners andfire brigades. Travel time planning is then optimised for accessing city areas in need by weighingimpaired areas of past events based on operational incidents. The model is developed and testedwith official incident data for the city of Cologne, Germany, and will help emergency managers tobetter device planning of resources based on this novel identification method of critical areas.