DISFLOOD - Disaster Information System for Large-Scale Flood Events using Earth Observation

Hintergrund und Ziele

Jüngste Hochwasser in Deutschland haben die hohe ⁠Vulnerabilität⁠ von Städten und Gemeinden verdeutlicht und viele Sektoren und Handlungsfelder wie Infrastruktur, Kommunikation, Handel, Kultur, Industrie usw. betroffen. Die Abschätzung der Charakteristika einer Hochwassersituation und ihrer negativen Folgen ist eine Voraussetzung für ein effektives Hochwassermanagement. Eine Abschätzung der räumlichen Ausdehnung einer Überflutung ist jedoch besonders für großräumige Ereignisse schwierig. Bei solchen großräumigen Ereignissen sind die Informationen über die Überflutung und ihrer Konsequenzen über verschiedene Institutionen in unterschiedlichen Gemeinden oder Regionen verteilt. Gewöhnlich existiert kein einheitliches Bild des gesamten Ereignisses. Satellitendaten ermöglichen nun die Darstellung der gesamten räumlichen Situation. In Kombination mit großmaßstäblichen Datensätzen wie z.B. landesweiten topografischen und sozioökonomischen Daten ist es möglich, differenzierte Kenngrößen für die Charakterisierung eines Flutrisikos bereitzustellen.

Ziel des Projektes ist es, mit Hilfe von aktuellen Methoden der Fernerkundung, Modellierung und der Einbeziehung von sozioökonomischen Daten ein Hochwasser-Informationssystem für große Flusseinzugsgebiete in Deutschland zu entwickeln. Damit soll eine schnellere Gefährdungs- und Schadensabschätzung gewährleistet sowie die Erhöhung der öffentlichen Aufmerksamkeit und die Unterstützung von politischen Entscheidungsträgern erreicht werden. Die Bewertung der Folgen einer großflächigen Überflutung erfolgt mit Hilfe der Erdbeobachtung. Die Methode hierfür wird mit einem Softwaresystem in die Vernetzungsplattform NaDiNe implementiert.

Das Hochwasser-Informationssystem hat folgende Ziele:

  •  Bereitstellung von auf Satellitendaten basierenden Überflutungsflächen;
  •  Ableitung von Parametern, die den Schaden beeinflussen (z.B. Überflutungshöhe);
  •  Abschätzung direkter ökonomischer Verluste;
  •  Bereitstellung von Vulnerabilitätsindikatoren.

Im Projekt werden folgende Arbeitsschritte durchgeführt:

1. Vulnerabilitäts- und Hochwasserrisikoabschätzung: Erdbeobachtungsgestützte Lokalisierung und Charakterisierung von gefährdeten Objekten (Krankenhäuser, Industrieanlagen, Deiche etc.) sowie von urbanen und ländlichen Siedlungsstrukturen; Ausweisung von Gefahrenbereichen.

2. Schnelle Erfassung der Überschwemmungsgebiete: Ableitung von Überflutungsflächen aus aktuellen optischen und SAR-Satellitenbilddaten; ⁠Monitoring⁠ der zeitlichen Dynamik des Hochwasserereignisses.

3. Extrapolation/Interpolation der Überflutungsflächen für den Wasserhöchststand: Verschneidung der Überflutungsfläche mit digitalem Geländemodell im GIS; Ableitung hydraulischer Parameter (z.B. Überflutungstiefe, Überflutungsdauer); Anpassung des Wasserstandes anhand von aktuellen oder prognostizierten Pegeldaten und Ableitung der jeweiligen Überflutungsfläche.

4. Validierung der Schadensabschätzung und Disaggregierung: Identifizierung von betroffenen Objekten, Infrastruktur- und Landnutzungstypen; Disaggregierung der berechneten Vulnerabilitätsindikatoren und Schäden.

Die Arbeiten werden auf Makroebene durchgeführt. Die Methoden werden für die Elbe bzw. die Bundesländer Sachsen und Sachsen-Anhalt entwickelt, können potenziell aber auch für andere große Flüsse wie Rhein und Donau übertragen werden.

Laufzeit

bis

Untersuchungsregion/-raum

Land
  • Deutschland
Bundesland
  • Baden-Württemberg
  • Sachsen
  • Sachsen-Anhalt
Naturräumliche Zuordnung
  • Erzgebirge, Thüringer und Bayrischer Wald
  • Nordostdeutsches Tiefland
  • Südostdeutsche Becken und Hügel

Schritte im Prozess zur Anpassung an den Klimawandel

Schritt 1: Klimawandel verstehen und beschreiben

Ansatz und Ergebnisse 

es werden keine Klimaprojektionen betrachtet

Schritt 2b: Vulnerabilität, Risiken und Chancen

Ansatz und Risiken / Chancen 

Städte und Gemeinden haben gegenüber Überflutungsereignissen eine hohe ⁠Vulnerabilität⁠. Die Vulnerabilitäts- und Hochwasserrisikoabschätzung erfolgt über erdbeobachtungsgestützte Lokalisierung und Charakterisierung von gefährdeten Objekten (Krankenhäuser, Industrieanlagen, Deiche etc.) sowie von urbanen und ländlichen Siedlungsstrukturen. Auf dieser Grundlage werden Gefahrenbereiche ausgewiesen und soziale sowie ökologische Vulnerabilitätsindikatoren - im Sinne von Anfälligkeit gegenüber eines schädigenden Ereignisses - abgeleitet. Die gesellschaftliche ⁠Anpassungskapazität⁠ wird dabei nicht betrachtet.

Schritt 3: Maßnahmen entwickeln und vergleichen

Maßnahmen und/oder Strategien 

Für ein effektives Hochwassermanagement müssen die Charakteristika einer Hochwassersituation und ihrer negativen Folgen abgeschätzt werden bzw. abschätzbar sein. Dieses ist nicht nur im Zusammenhang mit dem ⁠Klimawandel⁠ wichtig, sondern auch schon für heutige extreme Überflutungsereignisse.

Ziele:

Entwicklung eines Katastrophen-Informationssystems für die Bewertung der Folgen einer großflächigen Überflutung. Erhöhung der öffentlichen Aufmerksamkeit und die Unterstützung von politischen Entscheidungsträgern durch ein Hochwasser-Informationssystem.

Schritt 4: Maßnahmen planen und umsetzen

Kosten 

Analyse sozioökonomischen Daten für ein Hochwasser-Informationssystem und Abschätzung direkter ökonomischer Verluste als Folge von Überschwemmungsereignissen.

Wer war oder ist beteiligt?

Förderung / Finanzierung 

Helmholtz-Gemeinschaft

Projektleitung 

Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)

Beteiligte/Partner 
  • Helmholtz-Forschungsnetzwerk "Integriertes Erdbeobachtungssystem" (Helmholtz-EOS);
  • United Nations Universität Bonn, Institut für Umwelt und menschliche Sicherheit (Institute for Environment and Human Security - UNU-EHS);
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR);
  • Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum (DFD).

Das Projekt wurde in Kooperation zwischen dem Helmholtz-Forschungsnetzwerk "Integrated Earth Observing System" (Helmholtz-EOS) und der United Nations University Bonn, Institute for Environment and Human Security (UNU-EHS) initiiert. Hierbei bringt das Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit dem Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation seine Kompetenzen im Bereich Fernerkundung, Notfallkartierung und Katastrophenmonitoring ein, während das Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) mit der Abteilung Ingenieurhydrologie seine Expertise im Bereich der hydrologischen und hydraulischen Prozessmodellierung beisteuert. UNU-EHS stellt das Expertenwissen zur Vulnerabilitäts- und Gefährdungsbeurteilung unter anthropogenen Gesichtspunkten zur Verfügung.

Ansprechpartner

GFZ - GeoForschungsZentrum Potsdam
Telegrafenberg
D-14473 Potsdam

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Handlungsfelder:
 Wasserhaushalt und Wasserwirtschaft