International Workshop Climate Change and Vulnerability

11th October 2004 Würzburg, Germany

Summary

Funded by the INTERREG IIIB North West Europe Programme Imprint / Impressum

Published by / Herausgeber: Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, Lazarettstr. 67, 80686 München

Edited by / Redaktion: Dr. Jörg Neumann, Dr. Thomas Beckmann, Hans Weber ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Contents / Inhalt

H. Weber & Foreword ...... 4 T. Beckmann Vorwort ...... 6

M. Becker: Welcome ...... 8 Begrüssung ...... 9

R. F. Schmidtke & Introduction ...... 10 H. Weber Einführung ...... 13

Abstracts / Kurzfassungen

Session 1 Basic Views / Grundlagen ...... 18

J. J. Bogardi & Hazards, risks and vulnerabilities in a changing environment J. Birkmann: (Katastrophen, Risiken und Vulnerbilitäten in einer sich wandelnden Umwelt) ...... 20

C. Lavalle: Vulnerability analysis and spatial planning for adaptation strategies for climate change (Vulnerabilitätsstudien und Planungsmaßnahmen als Anpassungsstrategien an den Klimawandel) ...... 30

R. F. Schmidtke: Vulnerability analyses in water management planning – Positioning and methodological outline...... 33 Vulnerabilitätsanalysen in wasserwirtschaftlichen Planungen Positionierung und methodischer Aufriss ...... 37

Session 2 Approaches and Methods / Methodisches Vorgehen ...... 42

E. Pasche: Simulation of physical impacts on space- and land users withinin the framework of the EU FLOWS Project ...... 44 Simulation der Raum- und Nutzerbetroffenheit im Rahmen des EU-Projekts FLOWS ...... 46

W. Pflügner: Assessment of socioeconomic vulnerability to flood hazards: conceptual framework, methodology, applications ...... 48 Bewertung der sozioökonomischen Verletzbarkeit durch Hochwasserereignisse: konzeptionelle Rahmenbedingungen, Methoden, Anwendungen...... 51

H. Kreibich: Damage to private households and companies due to et al. the floods in 2002 - Results of a stakeholders´ survey ...... 52 Schäden in Privathaushalten und Unternehmen durch das Hoch- wasser 2002 - Ergebnisse einer Befragung von Betroffenen ..... 53

K. Wagner: Climate change and natural hazards: Awareness and communication ...... 54 Naturgefahrenwahrnehmung und –kommunikation ...... 57

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K. Röttcher & Preventive flood protection within the framework A. Weiss: of the EU FLOODSCAPE Project ...... 60 Vorbeugender Hochwasserschutz im Rahmen des EU-Projektes FLOODSCAPE...... 67

C. Rachimow: Socio-economic and ecological impacts of climate change on the urbanized region of Berlin - Results of the BMBF- GLOWA Elbe project...... 74 Sozio-ökonomische und ökologische Auswirkungen des Klimawandels auf den Ballungsraum Berlin – Ergebnisse des BMBF-Projekts GLOWA Elbe ...... 75

Session 3 Case Studies / Fallstudien ...... 76

R. Kestler: Improving the City of Bayreuth's flood protection against the background of climate change ...... 78 Verbesserung des Hochwasserschutzes der Stadt Bayreuth vor dem Hintergrund des Klimawandels ...... 80

L. Rosentritt: Flood protection along the Fränkische Saale River taking into account climate change...... 82 Hochwasserschutz an der Fränkischen Saale unter Berücksichtigung der Klimaveränderung ...... 88

J. Wald: Possibilities for adjusting infrastructural flood protection measures ...... 94 Anpassungsmöglichkeiten infrastruktureller Hochwasserschutzmaßnahmen ...... 96

Excursion: Site visit to flood protection measures in the area of Lower Franconia.: Towns of Miltenberg, Wörth and Würzburg (Besichtigung von Hochwasserschutznaßnahmen in Unter- franken: Städte Miltenberg, Wörth und Würzburg) ...... 98

R. F. Schmidtke Technical comment on the Workshop results...... 102 Fachkommentar zu den Workshopergebnissen ...... 106

H. Weber Summary and Outlook...... 110 Zusammenfassung und Ausblick...... 111

Appendix / Anhang...... 114 Workshop Program ...... 115 List of Participants ...... 118 List of ESPACE partners statements (statements available on CD) ...... 120 Contents of the CD-Rom ...... 121

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Foreword

Hans Weber & Thomas Beckmann

Bavarian State Water Management Agency Munich

Climate change has been an accepted fact in science and politics for some time now. The public also increasingly associates the spate of extraordinary weather events that have occurred over the past two decades with anthropologically influenced climate change. Questions about the future extent of these changes and their development over time are the subject of intensive worldwide research. The forecast results available to date are all based on scenario considerations, yet they are perfectly suitable for analysing the resulting consequences on this basis and for drawing action-oriented conclusions now for practical implementation of the precautionary principle.

The Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft has been looking into the effects of climate change on the water regime of river basins and the resulting consequences for diverse water management use and protection functions since the mid 1990s. Following initial basic studies, in 1999 a cooperation product was agreed between the water management authorities of the states of Baden-Württemberg and Bavaria and the Deutsche Wetterdienst (German Meteorological Office) which, in a systematic way, addresses the issue of “climate change and consequences for water management”.

This long-term project is known by the acronym KLIWA. Information on the action programme and its results is published on the internet under www.kliwa.de and in the KLIWA reports. Volumes 1 and 4, in which the technical reports given at the two KLIWA symposia held in November 2000 and May 2004 are published, are worth particular mention. They comprehensively describe the findings to date and the resulting conclusions draw, which particularly concern flood precautions.

The committed involvement of the Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft in the EC ESPACE project “European Spatial Planning – Adapting to Climate Events”, within the scope of the Interreg III B-NWE programme, is based on this platform. For clarification purposes, it should be noted that “spatial planning” is not the same as the German tern “Raumplanung” (regional development planning1). It deals more with all spatial planning at the various hierarchical levels, which for water management can range from considerations of local to larger sub-areas through to whole river basins. The Bavarian sub-project focuses on the topic of “climate change and river basin planning” it deals with specific issues of the consequences of climate change. Its spatial investigation area is limited to the River Main region, which is within north-western Europe.

The Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft is one of 10 founding institutions involved in the ESPACE project; the lead partner is Hampshire County Council, based in Winchester, Great Britain. Following the project drafting phase during the first half of 2003, the transnational project was approved in July 2003. The project officially started on 01.09.2003. It will last for 4 years and must be completed by the summer of 2007.

1 “Town and country planning” in the UK

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The Bavarian part of the project included a technical workshop dealing with the vulnerability of water management systems. The aim was to contribute to improving knowledge of the methodical action to be taken by presenting and discussing various approaches to this issue. As the River Main area represents the Bavarian project region within the scope of ESPACE, the obvious thing to do was to hold the workshop in a representative, but easily reached town on the River Main.

We finally chose the city of Würzburg as the conference location due to its attractive conditions and facilities. This choice was made even easier for use as the local agency for rural development made its wonderful conference room available to us. The historic ambience of these premises and the view of Marienberg Fort provided a pleasant framework for the otherwise rather dry topic; our thanks to the Deputy President, Mr Richter of the “Direktion für ländliche Entwicklung” (rural development agency).

To round off the workshop held on 10 October 2004, a half-day excursion to Miltenberg and Wörth was organised for the following day, to find out about the protective measures taken there to protect against River Main flooding. This excursion provided the opportunity, especially for the workshop participants from abroad, not only to find out about the technical aspects but also to enjoy further landscape and urban planning impressions of Lower Franconia.

Summarising, from the organisers’ point of view, the workshop was a success not only due to its technical contributions and results, which are contained in this report, but also through its supporting programme. A substantial share of this success is due to the speakers, who thankfully also provided us with written copies of their contributions. This documentation, even though not all bilingual, will hopefully ensure that the results of the workshop will be of interest beyond the direct circle of participants.

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Vorwort

Hans Weber & Thomas Beckmann

Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, München

Der Klimawandel wird seit einiger Zeit in Wissenschaft und Politik als Faktum anerkannt. Die in den letzten zwei Jahrzehnten gehäuft aufgetretenen außergewöhnlichen Witterungsereignisse werden auch zunehmend in der Öffentlichkeit mit der anthropogen beeinflussten Klimaveränderung in Zusammenhang gebracht. Die Fragen nach dem künftigen Ausmaß dieser Veränderungen und deren zeitlicher Entwicklung sind Gegenstand weltweiter intensiver Forschung. Die bisher vorliegenden prognostischen Ergebnisse beruhen zwar allesamt auf Szenariobetrachtungen, doch sind sie durchaus geeignet, auf dieser Basis die daraus resultierenden Folgen zu analysieren und für die praktische Umsetzung des Vorsorgeprinzips bereits jetzt handlungsorientierte Schlussfolgerungen abzuleiten.

Das Bayerische Landesamt für Wasserwirtschaft befasst sich seit Mitte der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts mit den Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt der Flussgebiete und den sich hieraus ergebenden Konsequenzen für die vielfältigen wasserwirtschaftlichen Nutz- und Schutzfunktionen. Nach anfänglichen grundlegenden Studien wurde 1999 ein Kooperationsvorhaben der Wasserwirtschaftsverwaltungen der Länder Baden-Württemberg und Bayern sowie des Deutschen Wetterdienstes vereinbart, das sich in systematischer Form dem Thema „Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasserwirtschaft“ widmet.

Dieses Langzeitvorhaben ist unter dem Akronym KLIWA bekannt. Über das Aktionsprogramm und seine Ergebnisse wird im Internet unter der Adresse www.kliwa.de und in den KLIWA-Berichten informiert. Besonders hinzuweisen ist auf die Hefte 1 und 4, in denen die Fachvorträge zu den beiden KLIWA-Symposien im November 2000 und Mai 2004 veröffentlicht worden sind. Sie geben eine umfassende Darstellung der bereits gewonnenen Erkenntnisse und den daraus gezogenen Schlussfolgerungen, die insbesondere die Hochwasservorsorge betreffen.

Auf dieser Plattform baut sich das Engagement des Bayerischen Landesamtes für Wasserwirtschaft im EG-Projekt ESPACE „European Spatial Planning – Adapting to Climate Events“ im Rahmen des Programms Interreg III B-NWE auf. Zur Klarstellung ist darauf hinzuweisen, dass mit „spatial planning“ nicht der deutsche Begriff „Raumplanung“ gleich gesetzt werden darf. Vielmehr handelt es sich um alle raumbezogenen Planungen auf den verschiedenen hierarchischen Ebenen, die im Bereich der Wasserwirtschaft von lokalen über größere Teilräume bis hin zu flussgebietsumfassenden Betrachtungen reichen können. Das bayerische Teilprojekt ist ausgerichtet auf die Thematik „Klimaveränderung und Flussgebietsplanung“; es befasst sich dabei mit den konkreten Fragestellungen zu den Folgen des Klimawandels. Sein räumlicher Untersuchungsbereich ist beschränkt auf das Maingebiet, das noch zum Raum North-West-Europe gehört.

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Das Bayerische Landesamt für Wasserwirtschaft ist eine von 10 Institutionen, die das Vorhaben ESPACE tragen; Leadpartner ist der Hampshire County Council, der seinen Sitz in Winchester, Großbritannien hat. Nach der Projektausarbeitung in der ersten Jahreshälfte 2003 wurde das transnationale Vorhaben im Juli 2003 genehmigt. Offizieller Start des Projekts war am 01.09.2003. Seine Laufzeit beträgt 4 Jahre und ist bis zum Sommer 2007 abzuschließen.

Im Rahmen des bayerischen Projektteils war auch ein Fachworkshop vorgesehen, der sich mit der Vulnerabilität wasserwirtschaftlicher Systeme befassen sollte. Durch die Präsentation und Diskussion unterschiedlicher Ansätze zur Behandlung dieser Fragestellung sollte zu einem Erkenntnisfortschritt bezüglich des methodischen Vorgehens beigetragen werden. Da das Maingebiet das bayerische Projektgebiet im Rahmen von ESPACE darstellt, bot es sich an, den Workshop an einem repräsentativen, aber auch gut erreichbaren Ort am Main durchzuführen.

Wir haben uns schließlich für Würzburg aufgrund seiner attraktiven Rahmenbedingungen als Tagungsort entschieden. Erleichtert wurde diese Wahl nicht zuletzt dadurch, dass uns die dortige Direktion für ländliche Entwicklung ihren schönen Sitzungssaal zur Verfügung gestellt hat. Das historische Ambiente dieser Räumlichkeit und der Ausblick auf die Festung Marienberg stellten für die eher trockene Fachthematik einen angenehmen Rahmen dar, für den stellvertretend Herrn Präsidenten Richter von der Direktion für ländliche Entwicklung unser Dank gilt.

Zur Abrundung des Workshops vom 10.Oktober 2004 schloss sich am Folgetag noch eine halbtägige Exkursion nach Miltenberg und Wörth an, um die dortigen Schutzmaßnahmen gegen die Hochwasser des Mains kennen zu lernen. Diese Fachexkursion bot insbesondere unseren ausländischen Workshopteilnehmern die Möglichkeit, neben den fachlichen Aspekten auch weitere landschaftliche und städtebauliche Eindrücke von Unterfranken zu gewinnen.

Zusammenfassend kann aus Sicht der Organisatoren festgestellt werden, dass der Workshop nicht nur in seinen fachlichen Beiträgen und Ergebnissen, die in diesem Bericht enthalten sind, sondern auch in seinem Rahmenprogramm als gut gelungen aufgenommen worden ist. einen wesentlichen Anteil daran hatten die Referenten, di euns dankenswerter Weise auch schriftliche Ausarbeitungen ihrer Beiträge haben zukommen lassen. Die damit ermöglichte Dokumentation, auch wenn sie nicht durchgängig zweisprachig erstellt werden konnte, möge dazu dienen, dass die Ergebnissse des Workshops auch über den unmittelbaren Teilnehmerkreis hinaus auf Interesse stossen können.

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WELCOME

Michael Becker

Vice-President of the Bavarian State Water Management Agency

Flood events and violent storms in recent years, the latest being the hurricane in the Caribbean and in Florida are not only seemingly continual reminders of the destructive force of the elements and the immense risks we can be exposed to, but also give rise to increasingly intense questions about the condition and development of our climate. For many experts, there has long since been no question about it, we are experiencing climate change; the issues now concentrate on where we are in this dynamic process and what change intensities still await us!

It is an imperative of state prevention policy and a central task for water management engineers and town and country planners, to directly and thoroughly concern themselves with the topic of climate changes and their effects on all protective and use aspects of water management – as we started to do more than 5 years ago, together with our colleagues from Baden-Württemberg and the DWD, in our KLIWA cooperation project:

After an initial phase of evaluating historic data, we are currently focussing on scenarios of possible climate change and their effects on the water regime of Southern Germany and on the issue of adaptation strategies within the scope of central flood protection responsibility.

The European Commission has also been concerned about this topic for a while now and thankfully sponsors diverse studies into climate changes and their effects on the ecology, economy and social environment in European countries. Under this aspect, I am particularly pleased to be able to work on this topic with our partners from Great Britain and the Netherlands and to be involved in the search for solutions and identification of adaptation measures with case studies from the Main region.

Today’s event brings together scientists and practitioners with the intention of forming a forum to strategically and methodically discuss the question of vulnerability, i.e. susceptibility, of our systems and our infrastructure.

The workshop is intended to point out the range of problems, methodical approaches to solving them and areas needing further development, as well as awakening greater awareness, sharpening perception and finally preparing the way for adaptation strategies.

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BEGRÜSSUNG

Michael Becker

Vizepräsident des Bayerischen Landesamtes für Wasserwirtschaft

Die Hochwasserereignisse und die heftigen Stürme der letzten Jahre, zuletzt die Hurrikans in der Karibik und in Florida erinnern uns nicht nur quasi andauernd an die Zerstörungskraft der Naturgewalten und an die immensen Schadensrisiken, denen wir ausgesetzt sein können, sie werfen auch immer intensiver Fragen nach dem Zustand und der Entwicklung unseres Klimas auf. Für viele Fachleute ist es längst keine Frage mehr, dass wir uns in einer Klimaveränderung befinden; die Fragestellungen konzentrieren sich inzwischen darauf, wo wir uns in diesem dynamischen Prozess befinden und welche Intensitäten der Veränderung wir noch vor uns haben!

Es ist ein Gebot der staatlichen Vorsorgepolitik und eine zentrale Aufgabe für Wasserwirtschaftler und Raumplaner, sich intensiv mit der Thematik Klimaveränderungen und den Auswirkungen auf die gesamten Schutz- und Nutzenaspekte der Wasserwirtschaft zu beschäftigen – so wie wir es zusammen mit den Kollegen aus Baden-Württemberg und dem DWD in unserem Kooperationsprojekt KLIWA vor über 5 Jahren begonnen haben:

Nach einer ersten Phase der Auswertung historischer Daten richten wir dort unseren Fokus derzeit auf Szenarien einer möglichen Klimaveränderung und deren Auswirkungen auf den Wasserhaushalt Süddeutschlands und auf die Frage der Anpassungsstrategien im zentralen Aufgabenfeld des Hochwasserschutzes.

Auch die Europäische Kommission hat sich dieser Thematik seit geraumer Zeit angenommen und fördert dankenswerter Weise vielfältige Untersuchungen zu Klimaveränderungen und ihren Wirkungen auf Ökologie, auf Ökonomie und das soziale Umfeld in den europäischen Ländern. Unter diesem Aspekt freue ich mich besonders, mit den Partnern aus Groß- Britannien und den Niederlanden gemeinsam an dieser Thematik arbeiten zu können und mit Fallbeispielen aus dem Maingebiet an der Suche nach Lösungen und der Identifizierung von Anpassungsmaßnahmen beteiligt zu sein.

Die heutige Veranstaltung bringt Wissenschaftler und Praktiker zusammen und soll ein Diskussionsforum bilden, um sich strategisch-methodisch mit der Frage der Vulnerabilität, also der Anfälligkeit, der Verwundbarkeit unserer Systeme und unserer Infrastruktur auseinander zu setzen.

Der Workshop soll hierzu das Problemfeld sowie methodische Ansätze und Entwicklungsbedarf aufzeigen, aber auch vermehrt Bewusstsein wecken und die Wahrnehmung schärfen und schließlich den Weg zu Anpassungsstrategien vorbereiten.

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INTRODUCTION

Reinhard F. Schmidtke1 & Hans Weber2

1Darmstadt Technical University, 2Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft

This introduction is intended to give the reader an initial insight into the context in which the workshop is embedded. Further, it provides an overview of the event’s structure and the logic of the sequence in which the individual contributions were made. This helps people to more quickly find their way around this workshop documentation with its various texts and copies of the PowerPoint presentations.

Within the scope of the EU ESPACE Project “European Spatial Planning – Adapting to Climate Events”, the Bavarian project contribution is aimed an in-depth treatment of the topic “climate change and river basin planning”. In order to narrow down this very broad topic, the studies in the River Main area are focussed on flood intensification as a currently tangible consequence of climate change.

The distinguishing feature of the Bavarian contribution to this project, involving 10 founding partners, is its holistic approach. This is facilitated by the combined multi-disciplinary expertise and skills available in the water management agency, in principle not only enables systematic procurement of information on all relevant aspects but also ensures logical information processing with respect to developing optimum action strategies. This means it is possible to track the whole process chain, starting with the preparation of regional climate models and scenario-based simulation of climate changes, which examines the consequences for the water regime with its components in the required spatial-time breakdown and from which the affect on water management use and protection functions can be deduced. The focus given to drawing up quantitative statements is of considerable importance, because it is knowledge of the extent of the respective changes to be expected which enables us to develop suitable adaptation strategies and specific measures in subsequent steps, and to communicate and optimise these within the context of society as a whole.

This constructive approach from the view of the water management agency alone differs in many respects from other work which deal with the water management consequences of climate change. Its four essential characteristics are:

S Consideration of the whole process chain

S Drawing up quantitative statements

S Focussing on goal-oriented water management action

S Practical water management trials in pilot projects.

Water management handling of climate change issues is not based on the active pursuit of objectives to improve use and protection needs situations. Instead it involves external influen- cing variables, which affect the water regime and therefore the connected water manage- ment systems. This gives rise to the fundamental issue: How would the status quo change under a do-nothing strategy? Or in words: What are the consequences of climate change? Finding relevant practical answers not only presents a challenging broad range of tasks.

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More correctly speaking, it requires a considerable deployment of resources without any guarantee of results, which can be used as justifiable fundamentals for the extremely high-cost infrastructure adaptation measures.

Within the scope of economic sense, during this complex development work, it is also necessary to integrate in appropriate networks and to maintain a broad-based discussion process within these. Only through the transfer of know-how this enables and the achievable synergy effects can we achieve efficient, pragmatic action. Participation in the EU ESPACE project and the initiative for a special “climate change and vulnerability” workshop developed within it must be viewed in awareness of this fact.

In this workshop the aim is to undertake a programmatic positioning with the experts invited, some of whom are working on thematically related EU projects, and with the project partners from Belgium, Great Britain and the Netherlands. The aim is to examine the individual fields of work and their connections, to discuss the already available results, point out the deficits and set priorities for further development.

Intensified flood risks caused by climate change are of immediate importance. This subject rates highly, both in political and in technical terms. Due to experiences of the recent past with a series of catastrophic flood events, extensive flood action programmes are currently being implemented, so that an additional question arises during the decision processes: how and to what extent should they include provisions to defend against potential climate risks? These circumstances lend top-priority to action-oriented, practical treatment of climate change and flood protection issues.

The workshop is divided into four thematic blocks

S Fundamental considerations

S Methodological action plan

S Case studies

S State-of-the-art and necessary development work.

Thematic block 1 “Basic Views”: the three speakers set out the framework for discussion of the topic of vulnerability. The first contribution “Hazards, risks and vulnerability in a changing environment (J. Bogardi, United Nations University, Institute for Environment and Human Security) presents the global risks and the immense challenges they cause. How the Joint Research Centre of the European Commission takes this up in its research work is examined in the explanations on “vulnerability analyses and spatial planning for adaptation strategies for climate change” (C. Lavalle). Finally in this block, the presentation with the title “vulnerability analyses in water management planning – positioning and methodological outline” (R. F. Schmidtke, Darmstadt Technical University) gives a clear definitive and detailed description of the instrument “vulnerability analysis”, focussing on the problem of floods.

The 6 papers of Thematic block 2 “Approaches and Methods” deal with the contents of vulnerability analysis. This is aimed at covering the main aspects, which can be presented and discussed within the scope of a one-day workshop. Consciously omitting the overall hydrological issues, this block begins with the “simulation of the physical impacts on space and land users within the scope of the EU FLOWS project (E. Pasche, Hamburg-Harburg Technical University).

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Such investigations form the basis of economic considerations, as presented in the contribution “Socioeconomic vulnerability assessments” (W. Pflügner, Ingenieurbüro PlanEVAL). Empirical loss information is an area in which there are particular deficits.

Which is why the statements in “damage to private households and companies due to the floods in 2002, results of a survey of stakeholders” (H. Kreibich et al., Geo-Forschungs- Zentrum Potsdam) deserve special attention.

Apart from compiling and providing information for the various players involved in the development of objectives for society as a whole, organisation of communication processes plays a central role in the development of awareness and optimising attitudes. This field is dealt with by the talk on “climate change and natural hazards: awareness and communication (K. Wagner, Munich Technical University). The topics of the last two papers in this block present general approaches. On the one hand, this is the methodological approach to developing a flood protection concept for Fulda and Diemel, as discussed in “preventive flood protection within the framework of the EU FLOODSCAPE project” (A. Weiß, Kassel University). On the other hand it is the study of “socioeconomic and ecological impacts of climate change on the urbanised region of Berlin – results of the BMBF GLOWA Elbe project (C.Rachimow, Bundesanstalt für Gewässerkunde).

Thematic block 3 “Case Studies” is of elementary significance for practical implementation of the findings from the work on the fundamentals. In the interests of “best practice”, the aim is to develop work instructions and model solutions which enable the aspects of climate change to be efficiently incorporated in water management planning and decision-making processes of every-day practice. This requires testing the fitness and efficiency of the theoretical procedures drawn up and methodological approaches in pilot projects and to optimise them with respect to real practical needs.

This objective is pursued by the Bavarian ESPACE project in two case studies. The measure: “improving the City of Bayreuth’s flood protection against the background of climate change” (R. Kestler, Wasserwirtschaftsamt Bayreuth) primarily involves a local issue. However, the incorporation of flood retention measures in the discussion of the alternatives extends the planning area to the upstream river catchment areas, thereby producing a very complex planning and decision-making process with very high conflict potential. In the second case study, “flood protection along the Fränkischen Saale River, taking into consideration climate change (L. Rosentritt, Wasserwirtschaftsamt Schweinfurt) deals with the development of a protection concept for a whole river basin. In the third contribution in this block, “possibilities for adjusting infrastructural flood protection measures” (J. Wald, Wald + Corbe beratende Ingenieure) examples from the State of Baden-Württemberg are described, which result in consequences of climate change for the planning and dimensioning of various types of structural protective measures.

Following the explanations and discussions of all the aforementioned projects, the statements of the ESPACE partners from Great Britain and the Netherlands form the first part of the final Thematic Block 4 “State-of-the-art and necessary development work”. In a second part, all participants were asked to use a prepared form to submit their conclusions from the discussions and their recommendations for future work. This collection of material forms the basis for a summary of the results of the workshop located at the end of the Block 4 documentation.

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EINFÜHRUNG

Reinhard F. Schmidtke1 & Hans Weber2

1Technische Universität Darmstadt, 2Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft

Diese Einführung soll dem Leser zunächst einen Einblick in den Kontext vermitteln, in den der Workshop eingebettet ist. Weiterhin gibt sie einen Überblick über den Aufbau der Veranstaltung und die dahinter stehende Logik in der Abfolge der einzelnen Beiträge. Damit wird eine Hilfestellung angeboten, sich rascher in dieser umfangreichen Workshop- Dokumentation mit ihren zahlreichen Texten und Kopien der Powerpoint-Präsentationen zurecht zu finden.

Der Klimawandel wird seit einiger Zeit nicht mehr hypothetisch behandelt, er ist hingegen ein in Wissenschaft und Politik anerkanntes Faktum. Die Fragen des Ausmaßes dieser Veränderungen und deren zeitlicher Entwicklung sind Gegenstand weltweiter intensiver Forschung. Die vorliegenden prognostischen Ergebnisse beruhen zwar allesamt auf Szenariobetrachtungen, doch sind sie durchaus geeignet, auf dieser Basis die daraus resultierenden Folgen zu analysieren und für die praktische Umsetzung des Vorsorgeprinzips handlungsorientierte Schlussfolgerungen zu ziehen.

Das Bayerische Landesamt für Wasserwirtschaft befasst sich seit Mitte der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts mit den Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt der Flussgebiete und den sich hieraus ergebenden Konsequenzen für die vielfältigen wasserwirtschaftlichen Nutz- und Schutzfunktionen. Nach anfänglichen grundlegenden Studien wurde 1998 ein Kooperationsvorhaben der Wasserwirtschaftsverwaltungen der Länder Baden-Württemberg und Bayern sowie dem Deutschen Wetterdienst vereinbart, das sich in systematischer Form dem Thema „Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasserwirtschaft“ widmet. Dieses Langzeitvorhaben ist unter dem Akronym KLIWA bekannt. Über das Aktionsprogramm und seine Ergebnisse wird im Internet unter der Adresse www,kliwa.de und in den KLIWA-Berichten informiert. Besonders hinzuweisen ist auf die Hefte 1 und 4, in denen die Fachvorträge zu den beiden KLIWA-Symposien im November 2000 und Mai 2004 veröffentlicht worden sind. Sie geben eine umfassende Darstellung der bereits gewonnenen Erkenntnisse und den daraus gezogenen Schlussfolgerungen, die insbesondere die Hochwasservorsorge betreffen.

Auf dieser Plattform baut sich das Engagement des Bayerischen Landesamtes für Wasserwirtschaft im EU-Projekt ESPACE „European Spacial Planning – Adapting to Climate Events“ auf. Das bayerische Teilprojekt „Klimaveränderung und Flussgebietsplanung“ befasst sich dabei mit den konkreten Fragestellungen im Maingebiet. Um einem grundlegenden Missverständnis vorzubeugen, ist darauf hinzuweisen, dass mit „spacial planning“ nicht der deutsche Begriff „Raumplanung“ gleich gesetzt werden darf. Vielmehr handelt es sich um alle raumbezogenen Planungen auf den verschiedenen hierarchischen Ebenen, die im Bereich der Wasserwirtschaft von lokalen über größere Teilräume betreffende bis hin zu flussgebietsumfassenden Betrachtungen reichen.

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Der bayerische Beitrag in diesem von 10 Partnern betragenen Projekt zeichnet sich durch seinen ganzheitlichen Ansatz aus. Ermöglicht wird das durch die in der Was- serwirtschaftsverwaltung vorhandenen gebündelten Kompetenzen, die es vom Grundsatz her erlauben, sowohl eine systematische Informationsbeschaffung über alle relevanten Teilaspekte als auch eine logische Informationsverarbeitung in Hinblick auf die Entwicklung optimaler Handlungsstrategien zu gewährleisten. Damit ist es möglich, die gesamte Prozesskette zu verfolgen, die mit der Erstellung regionaler Klimamodelle und der szenario- basierten Simulation von Klimaveränderungen beginnt, die Konsequenzen für den Wasserhaushalt mit seinen Komponenten in gewünschter räumlich-zeitlicher Auflösung untersucht und daraus die Betroffenheit der wasserwirtschaftlichen Nutz- und Schutzfunktionen ableiten kann. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei die Ausrichtung auf die Erarbeitung quantitativer Aussagen, denn die Kenntnis des Ausmaßes der jeweils zu erwartenden Veränderungen ermöglicht es erst, in den Folgeschritten geeignete Anpassungsstrategien und konkrete Maßnahmen zu entwickeln, sowie diese im gesamtgesellschaftlichen Kontext zu kommunizieren und zu optimieren.

Damit unterscheidet sich dieser aus der Sicht der Wasserwirtschaftsverwaltung allein zielführende Ansatz in vielerlei Hinsicht von anderen Arbeiten, die sich mit den was- serwirtschaftlichen Konsequenzen der Klimaänderung befassen. Seine vier wesentlichen Charakteristika sind:

S Betrachtung der gesamten Prozesskette

S Erarbeitung quantitativer Aussagen

S Fokussierung auf zielorientiertes wasserwirtschaftliches Handeln

S Erprobung in Pilotprojekten der wasserwirtschaftlichen Praxis.

Dem wasserwirtschaftlichen Umgang mit den Fragen der Klimaänderung liegt keine aktive Zielverfolgung im Sinne einer Verbesserung von Bedarfssituationen in den Nutz- und Schutzbereichen zugrunde. Vielmehr handelt es sich um externe Störgrößen, die auf den Wasserhaushalt und damit verbunden auf die wasserwirtschaftlichen Systeme einwirken. Daraus resultiert die grundlegende Problemstellung: Wie würde sich der Status quo bei einer Do-nothing-Strategie entwickeln? Oder anders ausgedrückt: Welche Betroffenheiten resultieren aus der Klimaveränderung? Darauf praxisrelevante Antworten zu finden, stellt nicht nur ein herausforderndes weites Aufgabenfeld dar. Vielmehr ist dafür auch ein erheblicher Ressourceneinsatz erforderlich, ohne den keine Ergebnisse gewährleistet werden können, die als belastbare Grundlagen für die äußerst kapitalintensiven infrastrukturellen Anpassungsmaßnahmen verwendbar sind.

Im Rahmen der ökonomischen Vernunft ist es bei diesen komplexen Entwicklungsarbeiten aber auch notwendig, sich in entsprechende Netzwerke zu integrieren und innerhalb dieser einen breit angelegten Diskussionsprozess zu führen. Nur durch einen damit ermöglichten Transfer von Know-how und die erzielbaren Synergieeffekte kann praxisrelevantes effizientes Handeln erreicht werden. In diesem Bewusstsein ist die Beteiligung am EU-Projekt ESPACE und der darin entwickelten Initiative zu einem speziellen Workshop „Klimawandel und Vulnerabilität“ zu sehen.

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In diesem Workshop soll mit den eingeladenen Experten, die teilweise in thematisch benachbarten EU-Vorhaben tätig sind, und den Projektpartnern aus Belgien, Großbritannien und den Niederlanden eine programmatische Standortbestimmung vorgenommen werden. Ziel ist es, die einzelnen Arbeitsfelder selbst und ihre Verknüpfungen zu beleuchten, die bereits vorliegenden Erkenntnisse zu erörtern, die Defizite aufzuzeigen und Prioritäten für die Weiterentwicklung zu setzen.

Im Vordergrund steht die durch den Klimawandel verursachte Verschärfung der Hochwassergefahren. Diese Thematik hat sowohl einen hohen politischen als auch fachtechnischen Stellenwert. Auf Grund der Erfahrungen in der jüngeren Vergangenheit mit einer Reihe katastrophaler Hochwasserereignisse befinden sich umfangreiche Hochwasseraktionsprogramme in der Durchführung, so dass hier in den Ent- scheidungsprozessen die zusätzliche Frage auftritt, wie und in welchem Umfang darin auch Vorsorge zur Abwehr der klimabedingten Gefahrenpotenziale getroffen werden soll. Diese Gegebenheiten verleihen der handlungsorientierten praktischen Aufbereitung des Komplex Klimawandel und Hochwasserschutz höchste Priorität.

Der Workshop gliedert sich in die vier Themenblöcke

S Grundlegende Betrachtungen

S Methodisches Vorgehen

S Fallstudien

S State-of-the-art und notwendige Entwicklungsarbeiten.

Der Themenblock 1 „Grundlagen“ steckt mit drei Referaten den Rahmen für die Erörterung des Themas Vulnerabilität ab. Mit dem ersten Beitrag „Gefahren, Risiken und Vulnerabilität in einer sich ändernden Umwelt (J. Bogardi, Institut für Umwelt und menschliche Sicherheit der Universität der Vereinten Nationen) werden die globalen Gefährdungen und die daraus erwachsenden immensen Herausforderungen vor Augen geführt. Wie sich dem das Joint Research Centre der Europäischen Kommission in seinen Forschungsarbeiten annimmt, beleuchten die Ausführungen zu „Vulnerabilitätsanalysen und räumliche Planung für Anpassungsstrategien an den Klimawandel (C. Lavalle). Schließlich wird in diesem Block durch die Darstellungen mit dem Titel „Vulnerabilitätsanalysen in wasserwirtschaftlichen Planungen – Positionierung und methodischer Aufriss“ (R. F. Schmidtke, Technische Universität Darmstadt) eine klare definitorische und inhaltliche Bestimmung des Instrumentariums „Vulnerabilitätsanalyse“ mit Fokus auf die Hochwasserproblematik gegeben.

Mit den Inhalten der Vulnerabilitätsanalyse beschäftigt sich der Themenblock 2 „Methodisches Vorgehen“ in sechs Referaten. Damit sollen die wesentlichen Aspekte zur Sprache kommen, die im Rahmen der Möglichkeiten eines eintägigen Workshops vorgestellt und diskutiert werden können. Unter bewusster Ausblendung der gesamten hydrologischen Fragestellungen beginnt dieser Block mit der „Simulation der Raum- und Nutzerbetroffenheit im Rahmen des EU-Projekts FLOW (E. Pasche, Technische Universität Hamburg-Harburg). Solche Untersuchungen bilden die Grundlage für die ökonomischen Betrachtungen, wie sie im Beitrag „Sozio-ökonomische Vulnerabilitätsabschätzungen“ (W. Pflügner, Ingenieurbüro PlanEVAL) dargestellt werden. Einen besonders defizitären Bereich stellen hierbei die empiri- schen Schadensinformationen dar.

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Deshalb gebührt den Aussagen zu „Schäden in Privathaushalten und Unternehmen durch das Hochwasser 2002, Ergebnisse einer Befragung von Betroffenen“ (H. Kreibich at al., Geo- Forschungs-Zentrum Potsdam) eine spezielle Aufmerksamkeit.

Neben der Informationserarbeitung und –bereitstellung für die verschiedenen an der gesamtgesellschaftlichen Willensbildung beteiligten Akteure spielt die Gestaltung der Kommunikationsprozesse zur Bewusstseinsbildung und Verhaltensoptimierung eine zentrale Rolle. Diesem Bereich widmet sich das Referat „Klimawandel und Naturgefahren: Wahrnehmung und Kommunikation (K. Wagner, Technische Universität München). In den letzten beiden Themenbearbeitungen dieses Blockes werden Gesamtansätze vorgestellt. Zum einen ist dies das methodische Vorgehen zur Entwicklung einer Hochwasserschutzkonzeption für Fulda und Diemel, das in „Vorbeugender Hochwasserschutz im Rahmen des EU-Projekts FLOODSCAPE“ (A. Weiß, Universität Kassel) zur Sprache kommt. Zum anderen ist es die Untersuchung „Sozio-ökonomische und ökologische Auswirkungen des Klimawandels auf den Ballungsraum Berlin – Ergebnisse des BMBF-Projekts GLOWA Elbe (C.Rachimow, Bundesanstalt für Gewässerkunde.

Der Themenblock 3 „Fallstudien“ ist für die praktische Umsetzung der Erkenntnisse aus den Grundlagenarbeiten von elementarer Bedeutung. Gilt es doch, im Sinne von „best practice“ Arbeitsanleitungen und Musterlösungen zu entwickeln, die es ermöglichen, in effizienter Weise die Aspekte des Klimawandels in den wasserwirtschaftlichen Planungs- und Entscheidungsprozessen der alltäglichen Praxis zu berücksichtigen. Dazu ist es notwendig, die theoretisch erarbeiteten Vorgehensweisen und methodischen Ansätze in Pilotprojekten auf ihre Tauglichkeit und Effizienz hin zu testen und sie auf die realen Belange der Praxis hin zu optimieren.

Diese Zielsetzung wird im bayerischen ESPACE-Teilprojekt durch die Bearbeitung von zwei Fallstudien verfolgt. Bei der Maßnahme „Verbesserung des Hochwasserschutzes der Stadt Bayreuth unter Berücksichtigung des Klimawandels (R. Kestler, Wasserwirtschaftsamt Bayreuth) geht es primär um eine lokale Fragestellung. Die Einbeziehung von Hochwasserrückhaltemaßnahmen in die Alternativendiskussion weitet den Planungsraum aber auf die oberhalb gelegenen Flusseinzugsgebiete aus, so dass dadurch ein sehr komplexer Planungs- und Entscheidungsprozess mit einem hohen Konfliktpotenzial gegeben ist. In der zweiten Fallstudie „Hochwasserschutz an der Fränkischen Saale unter Berücksichtigung des Klimawandels (L. Rosentritt, Wasserwirtschaftsamt Schweinfurt) geht es um die Entwicklung eines Schutzkonzeptes für ein ganzes Flussgebiet. Im dritten Beitrag dieses Blocks „Anpassungsmöglichkeiten infrastruktureller Hochwasserschutzanlagen (J. Wald, Wald + Corbe beratende Ingenieure) wird an Beispielen aus dem Land Baden-Württemberg aufge- zeigt, welche Konsequenzen sich aus dem Klimawandel für die Planung und Dimensionierung bei verschiedenen Typen bautechnischer Schutzmaßnahmen ergeben.

Nach den Erörterungen und Diskussionen aller vorgenannten Themen bilden die Statements der ESPACE-Partner aus Großbritannien und den Niederlanden den ersten Teil des abschließenden Veranstaltungsblocks 4 „State-of-the-art und notwendige Entwicklungsarbeiten“. In einem zweiten Teil werden alle Teilnehmer gebeten, unter Verwendung eines vorbereiteten Formblattes ihre Schlussfolgerungen aus dem Erörterten und ihre Empfehlungen für die zukünftige Arbeit zu Papier zu bringen. Diese Materialiensammlung bildet die Grundlage für eine zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse des Workshops, die sich am Ende der Dokumentation des Blocks 4 befindet.

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SESSION 1 BASIC VIEWS

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HAZARDS, RISKS AND VULNERABILITIES IN A CHANGING ENVIRONMENT

Janos J. Bogardi & Joern Birkmann

United Nations University, Institute for Environment and Human Security

Introduction

While the scientific debate on the causes of the changing frequency and magnitude of extreme events – first of all those of hydro-climatic origin – is going on (Alexander, 2004), the statistics published by different sources (UNDP, 2004, WMO and UN/ISDR, 2004) show an unprecedented increase on both accounts in the last three decades, including a close to six fold growth of the economic losses worldwide (see Table 1).

Features of Disasters 1970-1979 1980-1989 1990-1999

Number of affected people in millions 740 1450 1960

Economic losses of disasters 130 200 630 (billion US$)

Number of hydro-meteorological 990 1770 2440 disasters

People killed by hydro-meteorological 1440 570 560 disasters (in thousands)

Table 1: Disaster statistics 1970 - 1999

Climate change and variability, either induced by unsustainable human practices or/and by natural forces are frequently blamed for this trend. The consequences of extreme events are more and more determined by the coincidence of hazard events, impacting an environment modified by human activities. Deforestation, land degradation are both signs of a poverty- driven exploitation of the natural resources, but also that of the pursuance of economic gains in the present at the expense of the future. Likewise hazard prone areas have been developed by building cities, roads, railways in potentially threatened lands.

Population growth, from the present 6 billion people to 9 – 11 billion in two generations time (Vlek, 2004), is a clear indicator that the pressure on Earth to feed its inhabitants and to provide the basis for human civilization will further increase. Thus both land degradation and human wealth at risk are likely to keep growing.

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Unsustainable and declining livelihoods of rural communities drive millions every year to migrate into cities. This unplanned and unstoppable urban growth creates its own problems. Municipal services will be overstressed, people move to unsafe marginal lands: unstable slopes and inundation prone areas. As most of the major urban agglomerations are situated along rivers, in deltas or in coastal zones the further concentration of people living in these environments augments the number of people susceptible to be exposed to the consequences of extreme events like storms, typhoons, hurricanes, subsequent landslides, inundations, storm surges, tsunamis and similar events. Most of the newly arrived migrants are lacking the indigenous experience to live with these hazards. Thus the individual and social vulnerability of those displaced will increase considerably.

While the term “vulnerability” seems to be quite well defined in the general language use it is far from being clear for what “vulnerability” would stand as a potential scientific definition, not to mention the subsequent task for science to develop adequate techniques and indicators to measure it to facilitate political decision making.

Vulnerability: the “Key” to Human Security

While the expected consequences are global ones, the occurrence of extreme events, their superposition with the creeping environmental deteriorations is usually local or regional phenomenon. Thus they may be better defined within the context of human (in)security than using global or national scales.

The concept of human security focuses on threats that endanger the lives and livelihoods of individuals and communities. Safeguarding it requires a new approach, a better understanding of many interrelated variables – social, political, economic, technological and environmental factors, which determine the impact of extreme events when they occur.

It is important to understand the logical sequence and the “stochastic” nature of the “hazards – risks – vulnerability” chain. These terms and their connections seem to be not well defined. While there is a fair consensus regarding the terms “hazard” (the occurrence of an extreme event with an estimated (low) frequency) and “risk” (associating the occurrence probability of the extreme event (hazard) with the (economic and financial) losses it would imply (Plate, 2002, Kron, 2003)), there is much uncertainty about what the term “vulnerability” covers.

One of the easiest, and in the same time quite comprehensive definition of vulnerability identifies it as the “likelihood of injury, death, loss, disruption of livelihood or other harm in an extreme event, and/or unusual difficulties in recovering from such effects” (Wisner, 2002).

In its global review of disaster reduction initiatives, ISDR defines vulnerability as“a set of conditions and processes resulting from physical, social, economical, and environmental factors, which increase the susceptibility of a community to the impact of hazards” (ISDR, 2002).

Similarly, UNDP’s report on Reducing Disaster Risk underlines the societal connotation of vulnerability by defining it as “a human condition or process resulting from physical, social, economic and environmental factors, which determine the likelihood and scale of damage from the impact of a given hazard” (UNDP, 2004).

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The above cited definitions focus on the human society. Implicitly they also reflect the nature of vulnerability. Terms like “likelihood” and “susceptibility” describe vulnerability as an unwanted opportunity, which might, or might not become manifest. Vulnerability can be seen as a hidden weakness, which may remain undetected for a long time, but could demonstrate itself viciously once a vulnerable community is exposed to a hazard, above a specific, however not well defined severity.

This phenomenon suggests that vulnerability should always be analyzed in its dynamic relation with other elements of the hazard-risk-vulnerability chain or in the event-damage-disaster realization sequence. The ISDR definition precisely juxtaposes vulnerability with its complementary component “capacity”, which is defined as “a combination of all strengths and resources available within a community or organization that can reduce the level of risk, or the effects of a disaster” (ISDR, 2002).

It is thus a fundamental question to be discussed and clarified, whether (social) vulnerability can adequately be characterized without considering simultaneously the response (coping) capacity of the same social entity. While adequate coping capacity can mitigate vulnerability there are reasons suggesting that they should not be seen simply as the positive and negative realizations of the same phenomenon. Technical or social coping capacities, awareness and resourcefulness can reduce vulnerability for economic losses or social disruptions. Thus coping capacity and vulnerability may have different dimensions and as such, incommensurable.

Vulnerability may cover a broad range of possible harms and consequences, it implies a relatively long time period, certainly exceeding that of the extreme event itself, which might have triggered its exposure. This interpretation of vulnerability is unavoidably related to resilience. This means in case of disasters the ability to return to a state similar to the prior one. Thus vulnerability is not only ill-defined, but its manifestation and magnitude depend on many, partially unknown factors and their coincidence.

Furthermore, as vulnerability is defined within the context of human (in)security, there is an additional, yet very much policy relevant question to be clarified. What is the proper scale (national, regional, community, household or individual) to capture and to quantify vulnerability? As people may be affected by various hazards their respective vulnerabilities may have to be assessed separately and then aggregated to vulnerability indices. Also in this context there are still some conceptual uncertainties. How far should vulnerability be seen as the “susceptibility” alone or being rather the product of hazard exposure and that very susceptibility?

This fuzziness is also a clear sign that focused, interdisciplinary research is needed to explore features and to measure, what is summarized by the term “vulnerability”. With view on the ongoing climatic, environmental, but also socioeconomic and political changes an additional important research question is to clarify, how (social) vulnerability is affected by these trends and fluctuations.

No doubt that even more questions could be asked and scientific problems formulated on how to capture vulnerability, how to assess our strengths to cope with those extreme events and slow deterioration processes.

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How to Measure Vulnerability?

Before presenting ideas for measuring vulnerability, it is important to underline the close connection between vulnerability and sustainable development. To show the importance of vulnerability assessment (especially social vulnerability, disaster awareness and coping capacity) for sustainable development, it is essential to focus on the theoretical bases of the concept of sustainability.

The Egg of ECONOMY Sustainability Sustainable Growth Capital Efficiency Environment

Society

Economy

SOCIAL ENVIRONMENT Equity, Social Mobility Ecosystem Integrity Participation, Natural Resources Empowerment Biodiversity Carrying Capacity Source: Busch-Lüty, 1995 Source:Serageldin, 1995

Figure 1: Models of sustainability In this regard the debate about sustainable development is characterized by two different “preanalytic visions”: the “triangle of sustainable development” and the “egg of sustainability”.

While the triangle places the three dimensions of sustainable development on different corners it does not answer the question as to how the economic, the social and the environmental systems are related to each other, the “egg of sustainability” defines a clear hierarchy between the dimensions (see Fig.1). When it comes to implementation, traditional conflicts between the social, the economic and the environmental spheres become apparent (Birkmann, 2004). In contrast, the egg of sustainable development underlines the hierarchy and interdependency of the different dimensions and helps to define goals that respect these linkages and to put them into the right balance (Presscott-Allen, 1995; Busch-Lüty, 1995). Goals for sustainable economic development need to take into account goals of the social sphere as well as goals of the surrounding environmental sphere. The vulnerability and the sustainability of the human system depends on the conditions of the surrounding environmental sphere as well as on the inner conditions of the socio-economic system. If disaster vulnerability, as Wisner at al. argue, can also be seen as a function of the way in which humans interact with nature (Wisner et al, 2004), the “egg of sustainability” is a good theoretical basis to start from.

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How far would this vaguely defined vulnerability exceed the coping capacity with the flood calamity and then the resilience of the population to bounce back to its normal daily routines once a catastrophe is over? Preferably a single number is needed, enabling to estimate the vulnerability of a certain group. Comparison of vulnerability indices of different groups should make a ranking possible. While this single indicator is desirable, vulnerability is very much an aggregate measure. It depends on the intricate interactions of economic dynamism and status, robustness of ecosystems and land based production systems, but also on solidarity, response capacity of the people and authorities, social memory and psyche, trust, aspirations and dedication to succeed.

A disaster is defined in this context as a serious disruption of the functioning of society, causing widespread human, material or environmental losses which exceed the ability of the affected society to cope using its own resources. It shows clearly that a disaster coincides with the exposure of vulnerability.

Fig.2 shows a concept of how vulnerability could be interpreted and then assessed. It displays the potential event, or “opportunity axis” of the “hazard – risk – vulnerability” sequence for floods.

«EXTERNAL» DRIVERS (Climate Change, Innovations, Globalization)

«OPPORTUNITY» «REALITY» Land use changes AXIS AXIS Watershed Management (PROBABILITY) (CERTAINTY) Flood Hazard Event Flood Preparedness Dykes, Reservoirs

RiskEvacuation, Relief Flood Early Warning Damage

Vulnerability Flood Disaster C3

CAPACITY C2 SOCIAL C1 (DISUTILITY) SPHERE ECONOMIC (MONETARY) SPHERE

NATURAL EVENTS SPHERE

Fig.2: Model of the social response to floods

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The “reality axis” demonstrates how the potential elements of the “hazard – risk – vulnerability” chain occur as “flood event”, “flood damage” and “flood disaster”. The two axes penetrate three cycles, representing the natural event sphere, the impacts of any disturbance in this sphere upon the economic sphere, and finally on the social sphere, implying negative consequences beyond the economic ones. This social sphere is the centerpiece of Fig.2. Whether a flood event becomes a “disaster” (and the vulnerability of the society is exposed) depends almost as much on the preparedness and response (coping) capacity of the affected society as on the magnitude and nature of the flood event itself. The three capacity circles indicated in Fig.2 correspond to different levels and versatility of capacities.

Adequate coping capacity (C1) means that neither do the social vulnerability become apparent, nor would the flood trigger a disaster. C2 corresponds with a reduced social capacity. Vulnerability, and consequently disaster features, becomes obvious. Finally, C3 depicts the case where the available social capacities are entirely inadequate to deal with the flood event. A fully-fledged disaster would occur. Fig.2 also depicts some aspects of the social preparedness and response capacities influencing the magnitude of a (potential) event or/and the mitigation of potential damage once the flood has occurred. A disaster is defined as a serious disruption of the functioning of society, causing widespread losses which exceed the ability of the affected society to cope using its own resources.

The distinction (and relation) between risk and vulnerability on one hand and between damage and disaster on the other implies the possible consideration of two spheres (and corresponding measurement scales) of economic and social consequences. According to this model the more comprehensive social vulnerability (and eventually the disaster magnitude) should be measured on a scale incorporating the monetary assessment but also “intangibles’ like confidence, trust, fear, apathy and other features of the social evaluation of an event and its consequences. Disutility functions have been tested, how far they could be used to capture all these features (Bogardi, 1979, 1981, Huang, 1989). The introduction of the concept of disutility functions, even if it is accepted as a consensus, does not mean that vulnerabilities can be readily measured. Vulnerability is a holistic descriptor of society. While disutility functions can be interpreted as “vulnerability functions” their “immaterial” dimension render them cumbersome for political deliberations. Therefore surrogate indices which are relatively simple to derive and represent politically conceivable targets (related to economics or health) may be explored for their feasibility.

Before going deeper into the question of how to develop and structure indicators for vulnerability and coping capacity, it is important to consider that all approaches in this area are dealing with a paradox in that they aim to measure vulnerability, but cannot precisely define it. Moreover, it has to be recognized that the number of necessary and desirable indicators to measure vulnerability and coping capacity is not only limited by “intangible” aspects like trust and confidence, but also by limited available data. Two examples will be given to illustrate this.

The UNDP report on “reducing disaster risk” includes a Disaster Risk Index (DRI). The Index provides decision-makers with an overview of levels of risk and vulnerability in different countries in terms of the risk of death in disasters. It is primarily based on mortality data. This is because other features of disaster risk are not available in global level disaster databases (UNDP, 2004). Mortality can be a key indicator for flood disasters, especially for developing countries.

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Nevertheless, it is hard to judge different prevention strategies or instruments with it, particularly in those countries where the vulnerability is much more evident in other features then fatalities.

Plate, for example, recommended the development of a critical index of vulnerability measured as the distance (value of human security) between the part of the GNP per person needed for maintaining minimum social standards in society, and the available GNP per person (Plate, 2002). This index would focus on the financial resources available within a society or a community, or even an individual household that can reduce the effect of a disaster. The index has a strong connection to the question of coping capacity and should be integrated into an approach for vulnerability assessment. Nevertheless, this measure of social vulnerability would cover only part of the problem; other aspects, like the environmental dimension, can not adequately be expressed in monetary terms.

More direct indicators of national and regional scale are needed which could be linked to strategic goals and instruments of vulnerability assessment. A lesson which can be learned from the development process of sustainability indicators since 1992, as well as from the debate on social indicators in the 1960s is the fact that general data on the macro level do not give sufficient information regarding regional and local features of vulnerability, coping capacity, or, for instance, of the success of the implementation of certain policies.

In this regard there is a need to examine indicators which do reflect more strategic developments and trends and those which already provide information on specific policies and instruments. Vulnerability assessment will therefore require research on general goals of vulnerability reduction and coping capacity as well as an analysis of specific and operative goals and instruments available in the specific region. The distinction between strategic and operative goals and indicators in terms of vulnerability assessment could be an interesting option to achieve this. It will not be easy to classify available indicators, and especially to measure the effectiveness of political strategies and instruments. Vulnerability assessment in this regard is confronted with the “stochastic” nature of vulnerability and the problem that many unknown factors and their coincidence can have an important impact on vulnerability.

Therefore it will be an important task to achieve a consensus on key indicators of vulnerability for the strategic level, as well as on the formulation of recommendations regarding how the impact of policies and instruments on the operative level could be taken into account. Besides this distinction, it would be important to develop a framework that supports a process perspective. Vulnerability should be captured in its dynamic relation with other elements of the “hazard-risk-vulnerability” chain and could potentially be separated into driving forces, state and response indicators, without the intention to measure direct causalities. The distinction between driving force, state and pressure indicators could also outline options to influence vulnerability, as well as make them more applicable for the integration into public- awareness-raising strategies.

An interdisciplinary approach will be essential to take into account economic, social and environmental consequences as well as different objects of protection (individual, community features). While the potential economic losses caused by floods can often be quantified and estimated, methods and data to measure social, cultural, institutional and environmental features of vulnerability and coping capacity are still not sufficiently developed. Furthermore vulnerability to disasters has both an individual and a group behavioral dimension. Besides these inherent problems of vulnerability assessment there are two obstacles which hamper the accurate measurement of group and individual vulnerabilities.

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S There are no agreed indicators to measure the individual “components” of vulnerability

S There is no agreement upon methodology, how to collect the (subjective) information on vulnerability and how to aggregate them into a single composite index. Furthermore research is needed to find out how representative this composite index could be.

The efforts of the Wallingford Centre for Ecology and Hydrology to derive a “Climate Vulnerability Index” (Sullivan et al, 2002) document the general intricacy of the task to derive composite indices for complex phenomena and response capability. The authors report about a six dimensional index, capturing resource availability, access, capacity to manage, use, environmental integrity and geospatial aspects.

Concerning floods related vulnerability there is empirical evidence that even the affected people themselves may not be able to assess their own vulnerability/coping capacity adequately (Rozgonyi et al, 2000). Vulnerability can be substantially influenced by “hidden” creeping processes (climate change, land and environmental degradations, economic tendencies, political situation and social tensions).

Vulnerability assessment and mapping are therefore require interdisciplinary research involving social and natural sciences, engineering and management. The development of adequate methodology and the practical proof of its applicability are needed to predict the potential consequences of flood events. In this context vulnerability assessment is part of a widely interpreted early warning process. It helps to identify target areas and target groups for the most urgent pre-disaster interventions and capacity building in its broadest possible sense.

Conclusions

S The last three decades revealed our increasing vulnerabilities. This paper presented some reasons for concentrated, interdisciplinary scientific efforts to support knowledge-based policy analysis and decisions mitigating human insecurity.

S The United Nations University Institute for Environment and Human Security (UNU- EHS) has been established to investigate how environmental events and changes influence and are influenced by humanity. Its scope includes degradation processes, hazards, risks, vulnerabilities and coping capacities related to and influencing human security.

S The Institute will work to anticipate the impact on risk and vulnerability of ‘creeping’ environmental and climate change, land degradation, population pressure and migration, as well as changing resource availability and quality. An important task will be the development of indicators for vulnerability assessment.

S Ensuring human security requires a paradigm shift in the concept of disaster prevention and preparedness. Instead of starting with a focus on natural hazards and their quantification, the assessment and ranking of the vulnerability of affected groups and objects of protection should serve as the starting point in defining priorities and means of remedial interventions. It is with this perspective that UNU-EHS will undertake its work.

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References

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VULNERABILITY ANALYSIS AND SPATIAL PLANNING FOR ADAPTATION STRATEGIES FOR CLIMATE CHANGE

Carlo Lavalle

European Commission, DG-Joint Research Centre, Institute for Environment and Sustainability, Land Management Unit, 21020 Ispra, Italy

The dramatic events in Europe during the floods of summer 2002 have triggered several ini- tiatives to improve preparedness and response to extreme weather conditions. It has become clear that, while continuing the discussions on the effectiveness of measures apt to limiting the anthropogenic contributions to climate change in the long term, concrete actions should be initiated to cope with the impacts of extreme events in the short- and medium term.

The European Commission has responded by setting up financial and aid programmes in the frame of EU regional development and environmental policies. In parallel, DG JRC has established a framework of activities related to weather driven natural hazards to contribute to the reduction and better control of their catastrophic impacts, in collaboration with research organisations and national authorities.

The JRC’s work focuses on two interlinked elements for adaptation to climate change impacts:

S the development of the catchment based hydrological rainfall-runoff model LISFLOOD (De Roo et al., 2000, 2001) adapted for scenario modelling, flood forecasting and flood plain inundation modelling ;

S the development of a land use forecast model, named the MOLAND urban and regional growth model (Barredo et al., 2004, White et al, 1999), to evaluate spatial planning policies and measure for natural risks reduction.

The main aim of the research work is two-fold:

S to assess of the effectiveness of mitigation and adaptation measures in the context of wider regional development policies;

S to define spatial planning options for adaptation to weather driven natural hazards.

Based on the assumption that the spatial dimension is one of the key elements to foster sustainable development (Lavalle et al., 2003), a complex modeling system is being developed to integrate the LISFLOOD and MOLAND forecasting capabilities.

The LISFLOOD model is a physically based hydrological rainfall-runoff model that is embedded in a dynamical GIS environment. LISFLOOD has been specifically developed as a flexible tool to simulate hydrological processes on a wide range of spatial and temporal scales. The spatial scales range from grid sizes of around 100 m for catchments of the size of a few hundred square kilometres, to 5000 m for the whole of Europe.

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Its "time cascading" structure allows saving computing time while providing the most accurate initial conditions: the long-term water balance of a catchment is simulated with a daily time step and its output serves as input into the flood simulation.

Similarly, the output of the flood simulation can serve as input to the flood plain inundation model, which again uses a much shorter time step.

Numerous outputs are available from the system and include soil moisture contents in each grid cell, predicted flow and stage hydrographs for any point on the drainage network, flood source areas and estimates of groundwater recharge.

The MOLAND urban and regional growth model is based on spatial dynamics systems called “cellular automata”. The model takes as input five types of digital maps, for the geographical area of interest: (a) actual land use types present in the area; (b) accessibility of the area to the transport network; (c) inherent suitability of the area for different land uses; (d) zoning status (i.e. legal constraints) of the area for different land uses; (e) socio-economic characteristics (e.g. population, income, production, employment) of the area. The information on land use types and transport networks is derived from the detailed GIS databases produced as part of the project. The output from the growth model is maps of predicted land use development over periods from ten to twentyfive years.

The alternative spatial planning and policy scenarios are included in the MOLAND model in the form of digital data-sets of the transport networks, socio-economic data, land use zoning status, and land use suitability. Based on these scenarios, and on the actual land use types at the start of the forecasting period, the model then predicts the likely future development of land use, for each year over the next ten/twenty-five years. In order to compare the alternative predicted land use maps produced by the model, in terms of the long-term sustainability of the input land use planning and management parameters, various indicators – including those describing landscape fragmentation – are computed and analysed. Predicted land use maps are therefore used as input for LISFLOOD and, vice versa, LISFLOOD outputs are used to develop scenarios of land use for risk minimisation.

The combination of the LISFLOOD and MOLAND modeling capabilities allows to suggest (or identify) both structural and non-structural nature to be implemented in the frame of spatial planning policies. In this context, the analysis of urban areas and their developments assume particular relevance because of their complex relationships with factors related to floods, such as increased water runoff and stream flashiness, loss of natural flood retardation and others. Inappropriate regional and urban planning can exacerbate the negative effects of extreme hydrological processes. On the other hand, good land management and planning practices, including appropriate land use and development control in flood-prone areas, represent suitable non-structural solutions to minimise flood damages. The overall effects of these measures in terms of both sustainable development and flood defence can be quantified with the proposed combined modelling approach.

31 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

References

Barredo, J.I., Demicheli, L., Lavalle, C., Kasanko, M., McCormick, N. (2004) Modelling future urban scenarios in developing countries: an application case study in Lagos, Nigeria. Environment and Planning B: Planning and Design, 32, 65-84.

White, R, Engelen, C, Uljee, I, Lavalle, C and Erlich, D (1999) Developing an Urban Land Use Simulator for European Cities. In Proceedings of the 5th EC–GIS workshop, European Communities, Italy.

Lavalle,C., McCormick,N., Kasanko,M., Demicheli,L., Barredo J.I. (2003) Monitoring and forecasting the dynamics of European urban areas - The territorial approach as key for urban development strategies. Urbanistica, N. 121, 105-111

De Roo, A., Odijk, M., Schmuck, G., Koster, E. and Lucieer, A. (2001). “Assessing the Effects of Land Use Changes on Floods in the Meuse and Oder Catchment”, Physics and Chemistry of the Earth, Part B – Hydrology,Ocean and Atmosphere, 26, 593–599.

De Roo, A.P.J., Wesseling, C.G. and Van Deursen,W.P.A. (2000). “Physically Based River Basin Modelling within a GIS: The LISFLOOD Model”, Hydrological Processes,14, 1981– 1992.

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VULNERABILITY ANALYSES IN WATER-MANAGEMENT PLANNING – POSITIONING AND METHODOLOGICAL OUTLINE

Reinhard F. Schmidtke

Darmstadt Technical University

The term vulnerability is relatively new for water management planning practice. It is an ex- pression commonly used in safety sciences and also in climate impact research, however with very different definitions, so that the studies associated with vulnerability analyses can cover a very broad field of tasks. Within the scope of the examination of the consequences of climate change, here it is used from a pragmatic water management point of view in the sense of vulnerability or – what is considered to mean the same thing – of susceptibility to damage. It consequently also involves the information as to which damage and to what extent is to be expected with a change in the water regime components in a spatial –time consideration. When executing the preventive principle, this knowledge is of central importance for forward-looking water management action.

In the rational arranged planning and design process, vulnerability analyses have an important control function. The familiar macro structure of the planning & design and decision-making process has been used to illustrate this statement. Figure 1 shows the functional tasks to be dealt with.

PROBLEM

PROBLEMANALYSE ZIEL- UND KONFLIKTANALYSE )

ALTERNATIVENSUCHE UND -FORMULIERUNG INTERINSTITUTIONELL WIRKUNGSANALYSEN , WASSERWIRTSCHAFTLICH/SOZIO-ÖKONOMISCH-ÖKOLOGISCH INTERAKTIV ANALYTISCHE BEWERTUNG , EMPFINDLICHKEITS- UND RISIKOANALYSEN ITERATIV ( R Ü C K K O P P L U N G G N P U L K O C R Ü ABWÄGUNGSPROZESS ENTSCHEIDUNGSFINDUNG

LÖSUNG

Fig. 1: Functional tasks in the rational planning & design and decision-making process

33 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

If the vulnerability analysis is now incorporated in this schematic, we find that it corresponds to the water management and the resulting socio-economic ecological effect analyses and their analytical evaluation. As the consideration of the water management consequences of climate change focuses on the negative effects, use of the term vulnerability therefore repre- sents a more precise language specification. In the implementation of water management preventive strategies, with their complex communication and pluralistic processes for the formulation of the objectives, they have a clear signally effect vis-à-vis both the parties in- volved and affected, so that its use must also be considered from a psychological point of view.

Climate change represents an external dynamic disturbance variable. Therefore, it is initially of elementary interest, what the water management systems have to expect and what effects this would have on their use and protective functions. Expressed in another way, what would happen if we pursue a do-nothing strategy?. Such questions are today the top priority of ef- forts to obtain primary knowledge about the effects of climate change. For example, how are studies into the status-quo flood development structured? The “without case” and the “with case” must be compared, i.e., the scenario-based changes caused by climate change are represented by the difference between these two cases. Figure 2 shows a flow chart of these steps.

Ohne-Fall Mit-Fall Ermittlung der hydologisch-hydraulichen Hochwasserbelastung

Regionale Klimaszenarien

Einsatz der klassischen hydrolo- Simulation des Gebietswasser- gischen Instrumente der stochas- haushalts tischen und deterministischen Hydrologie Ableitung der Hochwassercha- rakteristika

Veränderung der Hochwassercharakteristika (Abflüsse, Füllen, jahres- zeitliches Auftreten, etc.)

Physische Betroffenheit des Untersuchungsraumes (Wasserstände, Fließgeschwindigkeiten, Dauern, etc.) Veränderungen

Abschätzung der Vulnerabilität

Erhebung der betroffenen Nutzungen (Vermögenswerte, Wirtschafts- aktivitäten) und Schutzgüter Veränderungen

Bestimmung der physische Betroffenheit der Nutzungen und Schutzgüter Veränderungen

Ermittlung der Schadensanfälligkeit der Nutzungen und Schutzgüter, Aufstellen der Schadensfunktionen

Berechnung bzw. Beschreibung der Schadensausmaße bei den Nutzungen und Schutzgütern für charakteristische HQx und integral als Schadensrisiko

Klimabedingte Veränderungen der Schadensausmaße bei den Nutzungen und Schutzgütern: Zunahme der Vulnerabilität

Fig. 2: Determination of the climate-caused changes in vulnerability to floods

34 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

The vulnerability analysis precedes the determination of the hydrological-hydraulic flood load. In a first step, the hydrological data must be determined. For the “without case” this corre- sponds to the usual routine. in the “with case” the development or evaluation of regional cli- mate models comes first. If, in order to obtain broader information, several methods for downscaling from a selected global climate model are used, which is based on a specific scenario of climate changing input variables, a corresponding number of input records are obtained for the subsequent simulation of the regional water regime. The results of a dy- namic and two statistical methods are available for the ESPACE project work .

With appropriate preconditions, the modelling of the water regime provides, among other things, suitably long time series for the run-off, which in turn are to be statistically analysed using the familiar methods. In other cases, the required statements can be arrived at using rainfall-runoff models or detailed river basin models. A comparison of the “without case” with the “with case” (or the “with cases”) indicates the changes in the hydrological flood events, which result on the basis of the selected climate scenario and the models used.

In the second step the flood events of the area under investigation must be analysed. Hy- draulic calculations provide the physical effects resolved into subareas. The most important load parameters are the flood depth, the flow velocity and the duration of the load. This in- formation constitutes the essential inputs into the subsequent vulnerability analysis.

It begins with surveying the uses and protected goods affected in the study area at risk of floods. Their physical effects are obtained by intersecting these with the layer of physical spatial load. The next step is the most demanding: the determination of the susceptibility of the uses and protected goods to damage depending on the manifestation of the load pa- rameters, i.e. listing the damage functions. In this way the physical effects and susceptibility to damage can now be intersected. These calculations give the extent of damage associated with a flood event with a specific probability of occurrence (event probability), or how they are represented as a function of the whole range of the flood producing damage. The multiplica- tive linking of extent of damage and event probability finally provides a statement concerning the risk. Knowledge of the risk and the effects of catastrophic events are the decisive ele- ments of information for specific action in integrated flood management.

If we now consider Figure 1, we can see that the work steps shown in Figure 2 account for a considerable part of the problem identification, on which the further planning and design pro- cedures are based. Several comments are made in the following on the topic of flood protec- tion planning. The basic concept of integrated flood management in Germany is established on a fully developed, high level. It is based on the so-called 3-pillars strategy and includes the whole range of options, which are made up of flood area management, technical and non- technical infrastructural flood protection and further self-provision. The task to be solved consists of answering the question, which possibilities for action can be used to counter the increase in vulnerability caused by climate change in an optimum way?

In the existing protection systems, the emphasis is initially on system reliability. The need for adjustment measures results from the requirements of recognised rules of sound engineering practice. A whole range of different situations can occur. The most favourable circumstances exist when the system can be retrofitted in an economically efficient way, both with respect to the safety standard to be guaranteed and with respect to the degree of protection they provide.

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The case in which the safety adjustment occurs at the expense of the degree of protection is substantially more unfavourable. The greatest problem occurs if, for reasons of efficiency, it is not possible to compensate for the increase in load due to climate.

As flood area management focused on retention effects plays a subordinate role in the more extreme events, the optimisation of the measures to be deployed concentrates on the sub- stitution problem between built infrastructure and further self-provision, i.e. up to what degree of protection can infrastructure measures be justified. As this essentially depends on the respective circumstances, situation-specific individual decisions are required. The planning and design content are to be based in a transparent and clear form on the information required. The economic efficiency facts play a key role in this.

A further task in integrated flood management requiring particular highlighting is the commu- nication of the residual risk. The economic analysis of catastrophe scenarios and experiences in recent years with rare flood events show that the risks not covered by technical in- frastructure can lead to extensive and severe damage. In each region at risk from floods, a comparison between prevented damage expectation and the remaining damage expectation is extremely interesting, as it documents the significance of further selfprovision. The aim here is not only to take suitable protective measures but also to prevent further growth in potential damage and to reduce the existing potential.

The communication of risk plays a central role here. Only by successfully forming a public awareness can appropriate changes in behaviour be achieved. This represents a particular challenge, especially in settlement areas with a high degree of infrastructural protection.

The objective of the two Bavarian case studies in the ESPACE project is to incorporate the aspects of climate change into the planning and design of flood protection concepts and measures. By deploying the methods and procedures outlined in this talk, the aim is to obtain knowledge and experience which prove to be efficient and effective in the sense of a best practice for future handling of the persons affected by and involved in the problems of climate change.

Summary

Vulnerability describes the physical, economic, ecological and sociocultural extent of damage caused by disturbance variables. Vulnerability analyses are used to determine these effects for defined system conditions or developments. In water management planning and design, this involves the systematic procurement of information in this field. The talk gives an overview of the steps this involves during the flood protection planning, taking into consideration the increase in vulnerability due to climate.

Further, the vulnerability analyses are positioned within the water management planning and design process. They are essential knowledge variables for the action required based on the preventive principle. Finally, the talk provides several pointers for planning process questions which represent particular challenges. In particular, this involves adjustment strategies and measures, their evaluation and finding optimum concepts for action plans and the necessary risk communication.

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VULNERABILITÄTSANALYSEN IN WASSERWIRTSCHAFTLICHEN PLANUNGEN: POSITIONIERUNG UND METHODISCHER AUFRISS

Reinhard F. Schmidtke

Technische Universität Darmstadt

Der Begriff Vulnerabilität ist für die wasserwirtschaftlichen Planungspraxis relativ neu. In den Sicherheitswissenschaften und mithin in der Klimafolgenforschung findet man ihn als einen gängigen Ausdruck, allerdings mit recht verschiedenen Definitionen, so dass die mit Vulnerabilitätsanalysen verbundenen Untersuchungen ein unterschiedlich weit abgestecktes Aufgabenfeld umfassen können. Hier soll er im Rahmen der Auseinandersetzung mit den Konsequenzen des Klimawandels aus pragmatisch wasserwirtschaftlicher Sicht im Sinne von Verletzbarkeit oder – was als gleichbedeutend angesehen wird - von Schadensanfälligkeit verwendet werden. Es geht mithin um die Information, welche Schäden in welchem Ausmaß mit einer Veränderung der Wasserhaushaltskomponenten in räumlich-zeitlicher Betrachtung zu erwarten sind. Im Vollzug des Vorsorgeprinzips sind diese Kenntnisse für das zukunftsorientierte wasserwirtschaftliche Handeln von zentraler Bedeutung.

Im rational angelegten Planungsprozess kommt den Vulnerabilitätsanalysen eine wesentliche Steuerungsfunktion zu. Zur Verdeutlichung dieser Aussage sei von der bekannten Makrostruktur des Planungs- und Entscheidungsprozesses ausgegangen. Bild 1 zeigt die 4 funktionalen Aufgaben auf, die zu bearbeiten sind.

PROBLEM

PROBLEMANALYSE ZIEL- UND KONFLIKTANALYSE )

ALTERNATIVENSUCHE UND -FORMULIERUNG INTERINSTITUTIONELL WIRKUNGSANALYSEN , WASSERWIRTSCHAFTLICH/SOZIO-ÖKONOMISCH-ÖKOLOGISCH INTERAKTIV ANALYTISCHE BEWERTUNG , EMPFINDLICHKEITS- UND RISIKOANALYSEN ITERATIV ( R Ü C K K O P P L U N G G N P U L K O C R Ü ABWÄGUNGSPROZESS ENTSCHEIDUNGSFINDUNG

LÖSUNG

Bild 1: Funktionale Aufgaben im rationalen Planungs- und Entscheidungsprozess

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Bringt man nun die Vulnerabilitätsanalyse in dieses Schema ein, so ist festzustellen, dass sie den wasserwirtschaftlichen und darauf aufsetzenden sozio-ökonomisch-ökologischen Wir- ungsanalysen sowie deren analytischer Bewertung entspricht. Da der Fokus in der Betrach- ung der wasserwirtschaftlichen Folgwirkungen des Klimawandels auf den negativen Effekten liegt, stellt die Verwendung des Begriffs Vulnerabilität mithin eine sprachliche Präzisierung dar. In der Umsetzung wasserwirtschaftlicher Vorsorgestrategien mit ihren komplexen Kom- uniations- und pluralistischen Willensbildungsprozessen kommt ihm eine klare Signalwirkung gegenüber den Beteiligten und Betroffenen zu, so dass seine Verwendung auch aus psychologischen Gründen zu sehen ist.

Ohne-Fall Mit-Fall Ermittlung der hydologisch-hydraulichen Hochwasserbelastung

Regionale Klimaszenarien

Einsatz der klassischen hydrolo- Simulation des Gebietswasser- gischen Instrumente der stochas- haushalts tischen und deterministischen Hydrologie Ableitung der Hochwassercha- rakteristika

Veränderung der Hochwassercharakteristika (Abflüsse, Füllen, jahres- zeitliches Auftreten, etc.)

Physische Betroffenheit des Untersuchungsraumes (Wasserstände, Fließgeschwindigkeiten, Dauern, etc.) Veränderungen

Abschätzung der Vulnerabilität

Erhebung der betroffenen Nutzungen (Vermögenswerte, Wirtschafts- aktivitäten) und Schutzgüter Veränderungen

Bestimmung der physische Betroffenheit der Nutzungen und Schutzgüter Veränderungen

Ermittlung der Schadensanfälligkeit der Nutzungen und Schutzgüter, Aufstellen der Schadensfunktionen

Berechnung bzw. Beschreibung der Schadensausmaße bei den Nutzungen und Schutzgütern für charakteristische HQx und integral als Schadensrisiko

Klimabedingte Veränderungen der Schadensausmaße bei den Nutzungen und Schutzgütern: Zunahme der Vulnerabilität

Bild 2: Ermittlung klimabedingter Veränderungen der Vulnerabilität gegenüber Hochwasser

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Der Klimawandel stellt eine externe dynamische Störgröße dar. Daher ist es zunächst von elementarem Interesse, was auf die wasserwirtschaftlichen Systeme zukommt und welche Auswirkungen dies auf deren Nutz- und Schutzfunktionen hätte. Man kann auch sagen, was würde bei Verfolgung einer Do-nothing-Strategie passieren. Solche Fragestellungen stehen heute im Vordergrund der Bemühungen, primäre Erkenntnisse über die Auswirkungen des Klimawandels zu erhalten. Wie strukturieren sich beispielsweise solche Untersuchungen über die Status-quo-Entwicklung im Bereich Hochwasser? Zu vergleichen sind der Ohne-Fall und der Mit-Fall, d. h., die auf Szenarien basierenden Veränderungen durch den Klimawandel stellen sich als der Unterschied zwischen diesen beiden Fällen dar. Die Arbeitschritte sind schematisch in Bild 2 dargestellt.

Der Vulnerabilitätsanalyse geht die Ermittlung der hydrologisch-hydraulischen Hochwasserbelastung voraus. In einem ersten Schritt sind die hydrologischen Daten zu ermitteln. Für den Ohne-Fall entspricht dies der gängigen Routine. Im Mit-Fall steht am Anfang die Entwicklung bzw. die Auswertung regionaler Klimamodellierungen. Benutzt man aus Gründen einer breiteren Informationsgewinnung mehrere Verfahren zum Downscaling aus einem gewählten globalen Klimamodell, dem ein bestimmtes Szenario der klimaverändernden Eingangsgrößen zugrunde liegt, so erhält man entsprechend viele Inputsätze für die anschließende Simulation des Gebietswasserhaushalts. Für die Arbeiten im Projekt ESPACE stehen die Ergebnisse eines dynamischen und zweier statistischer Verfahren zur Verfügung.

Bei entsprechenden Voraussetzungen liefert die Modellierung des Wasserhaushalts u.a. brauchbare lange Zeitreihen für den Abfluss, die wiederum mit den bekannten Methoden statistisch auszuwerten sind. In anderen Fällen kommt man durch den Einsatz von Niederschlag-Abfluss-Modellen bzw. von detaillierten Flussgebietsmodellen zu den gewünschten Aussagen. Ein Vergleich des Ohne- mit dem Mit-Fall (oder den Mit-Fällen) zeigt die Veränderungen im hydrologischen Hochwassergeschehen auf, die sich auf der Grundlage des gewählten Klimaszenarios und der verwendeten Modelle ergeben.

Im zweiten Schritt ist das Überflutungsgeschehen des Untersuchungsraumes zu analysieren. Mittels hydraulischer Berechnungen erhält man die physische Betroffenheit in teilräumlicher Auflösung. Die wichtigsten Belastungsparameter sind die Überflutungstiefe, die Fließgeschwindigkeit und die Dauer der Belastung. Diese Informationen sind wesentliche Inputs in die sich anschließende Vulnerabilitätsanalyse.

Sie beginnt mit der Erhebung der betroffenen Nutzungen und Schutzgüter im überschwemmungsgefährdeten Untersuchungsraum. Durch Verschneidung mit dem Layer der physischen Raumbelastung erhält man deren physische Betroffenheit. Der nächste Arbeitsschritt ist der anspruchsvolle: die Ermittlung der Schadensanfälligkeit der Nutzungen und der Schutzgüter in Abhängigkeit von der Ausprägung der Belastungsparameter, d.h. die Aufstellung der Schadensfunktionen. Damit lassen sich nun physische Betroffenheit und Schadensanfälligkeit miteinander verschneiden. Diese Berechnungen ergeben die Schadensausmaße, wie sie mit einem Hochwasserereignisse bestimmter Eintrittswahrscheinlichkeit verbunden sind, bzw. wie sie sich als Funktion über das gesamte Spektrum der Schaden erzeugenden Hochwasser darstellen. Die multiplikative Verknüpfung von Schadensausmaß und Eintrittswahrscheinlichkeit liefert schließlich eine Aussage über das Risiko. Die Kenntnis des Risikos und der Auswirkungen von Katastrophenereignissen sind die maßgeblichen Informationen für konkretes Handeln im integrierten Hochwassermanagement.

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Betrachtet man nun wiederum Bild 1, so ist zu erkennten, dass die in Bild 2 dargestellten Arbeitsschritte einen wesentlichen Bestandteil der Problemerkennung ausmachen, auf dem das weitere Planungsvorgehen beruht. Zum Thema Hochwasserschutzplanungen seien dazu noch einige Anmerkungen gemacht.

Das Grundkonzept eines integrierten Hochwassermanagements ist in Deutschland auf einem ausgereift hohen Niveau etabliert. Es basiert auf der sogenannten 3-Säulen-Strategie und umfasst die gesamte Palette von Optionen, die sich aus dem Hochwasser- Flächenmanagement, des technischen und nicht-technischen infrastrukturellen Hochwasserschutzes und der weitergehenden Eigenvorsorge zusammensetzt. Die zu lösende Aufgabe besteht in der Beantwortung der Frage, mit welchen Handlungsmöglichkeiten der durch Klimaveränderung hervorgerufenen Zunahme der Vulnerabilität in optimaler Weise begegnet werden kann.

Bei den vorhandenen Schutzsystemen steht zunächst die Anlagensicherheit im Vordergrund. Die Notwendigkeit von Anpassungsmaßnahmen ergibt sich dabei aus den Forderungen der anerkannten Regeln der Technik. Hierbei können eine Reihe unterschiedlicher Situationen auftreten. Die günstigsten Gegebenheiten liegen vor, wenn die Anlage sowohl in Hinblick auf den zu gewährleistenden Sicherheitsstandard als auch auf den durch sie bewirkten Hochwasserschutzgrad in wirtschaftlich effizienter Weise nachgerüstet werden kann. Wesentlich ungünstiger ist der Fall, in dem die sicherheitstechnische Anpassung zu Lasten des Schutzgrades geht. Das größte Problem entseht schließlich, wenn aus Effizienzgründen die klimabedingte Belastungszunahme nicht kompensiert werden kann.

Da das auf Retentionseffekte ausgerichtete Hochwasser-Flächenmanagement im Bereich der extremeren Ereignisse eine untergeordnete Rolle spielt, konzentriert sich die Optimierung der einzusetzenden Maßnahmen auf das Substitutionsproblem zwischen bautechnischer Infrastruktur und weitergehender Eigenvorsorge, das heißt, bis zu welchem Schutzgrad Infrastrukturmaßnahmen zu rechtfertigen sind. Da dies ganz wesentlich von den jeweiligen Gegebenheiten abhängt, sind situationsspezifische Einzelentscheidungen notwendig. Die Planungsinhalte sind in transparenter und nachvollziehbarer Form auf die dazu benötigten Informationen abzustellen. Die Sachverhalte über die ökonomischen Effizienz spielen dabei eine Schlüsselrolle.

Eine weitere im integrierten Hochwassermanagement besonders hervorzuhebende Aufgabe stellt die Kommunikation des Restrisikos dar. Die ökonomische Analyse von Katastrophenszenarien und die Erfahrungen mit seltenen Hochwasserereignissen der jüngeren Vergangenheit selbst zeigen, dass die durch technische Infrastruktur nicht abgedeckten Gefahren zu außerordentlich hohen Schadensausmaßen führen können. In jedem hochwassergefährdeten Gebiet ist daher der Vergleich zwischen verhinderter Schadenserwartung und verbleibender Schadenserwartung von höchstem Interesse, da er dokumentiert , welche Bedeutung der weitergehenden Eigenvorsorge zukommt. Dabei gilt es nicht nur, geeignete Schutzmaßnahmen zu ergreifen sondern auch das weitere Anwachsen der Schadenspotenziale zu vermeiden und das vorhandene zu reduzieren.

Die Risikokommunikation spielt hierbei eine zentrale Rolle. Nur über eine erfolgreiche Bewusstseinsbildung ist eine sachgerechte Verhaltensänderung zu erreichen. Gerade in Siedlungsgebieten mit hohem infrastrukturellem Schutzgrad stellt dies eine besondere Herausforderung dar.

40 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Die beiden bayerischen Fallstudien im ESPACE-Projekt haben zum Ziel, die Aspekte der Klimaänderung in die Planungen von Hochwasserschutzkonzepten und –maßnahmen einzubringen. Aus dem Einsatz der in diesem Beitrag geschilderten Methoden und Vorgehensweisen sollen Erkenntnisse und Erfahrungen gesammelt werden, die sich im Sinne einer best practice für den künftigen Umgang der Betroffenen und Beteiligten mit den Problemen der Klimaänderung als zielführend und effizient erweisen.

Zusammenfassung

Als Vulnerabilität werden die physischen , ökonomischen, ökologischen und sozio-kulturellen Schadensausmaße bezeichnet, die durch Störgrößen hervorgerufen werden. Vulnerabilitätsanalysen dienen der Ermittlung dieser Effekte für definierte Systemzustände oder –entwicklungen. In wasserwirtschaftlichen Planungen geht es hierbei um die systematische Informationsbeschaffung auf diesem Gebiet. Der Beitrag gibt einen Überblick über die dabei anfallenden Arbeitsschritte bei Hochwasserschutzplanungen unter Berücksichtigung der klimabedingten Zunahme der Vulnerabilität.

Weiterhin werden die Vulnerabilitätsanalysen im wasserwirtschaftlichen Planungsprozess positioniert. Sie sind wesentliche Erkenntnisgrößen für den auf dem Vorsorgeprinzip aufbauenden Handlungsbedarf. Der Beitrag gibt schließlich einige Hinweise auf Fragestellungen des Planungsprozesses, die besondere Herausforderungen darstellen. Dabei geht es insbesondere um die Anpassungsstrategien und –maßnahmen, deren Bewertung und das Auffinden optimaler Handlungskonzepte in Aktionsplänen sowie die notwendige Risikokommunikation.

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SESSION 2 APPROACHES AND METHODS

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SIMULATION OF PHYSICAL IMPACTS ON SPACE- AND LAND USERS WITHIN THE FRAMEWORK OF THE EU FLOWS PROJECT

Erik Pasche

Hamburg-Harburg Technical University

Abridged version of the talk “Simulation of physical impacts on space and land users within the framework of the EU FLOWS project”

With the amendment of the “Wasserhaushaltsgesetz” (Water Management Law) by the Federal Government (five point programme) following the flood disasters of 2002, Hamburg is now faced with greater requirements. The new basic principle of “allowing more space for water” means placing the city – space – water in an extended proportions and to recreated and change the scale of building, planning and urban expansion. However, in view of the guiding idea of the “growing city”, which is to be implanted in the heart of the water, this is no easy undertaking and creates enormous potential for conflict, as the total Greater Hamburg area is limited and expensive. A fundamental understanding and awareness of the water (above all, this means the inland waters) must be created and the flow behaviour of the water precisely determined and fathomed. In future, water will be included as an essential building block in on-going and existing building planning and design. Their own and space provision for their houses must be explained to the citizens and they must be prepared for a “life with floods”. This is even truer as climate changes favour extreme weather situations and an increasing number of heavy rain events and floods must be expected. Hamburg therefore intends improving the prerequisites for forward looking flood management of the inland waters within the scope of the EU FLOWS project.

In the next 2,5 years, under the overall control of the “Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt der Freien und Hansestadt Hamburg” (Authority for Urban Development and the Environment in the Free and Hanseatic City of Hamburg), in an international cooperation with partners in Norway, Sweden, Great Britain and the Netherlands, an internet portal equipped with state of the art information processing tools is to be developed for flood management issues and made available to the authorities of the City of Hamburg for operative use. Further, the administrative land development plan and masterplan procedures, and public hearing planning permission procedures under water legislation are to be amended, in order to give greater significance to flood protection aspects and to take into account the European amended law currently under negotiation (planned to be signed in August 2004).

The internet-based system should enable the technical authorities in Hamburg to access all flood-relevant databases, so that information can be quickly exchanged between technical disciplines and authorities. The technical authorities will also be given analysis tools, e.g.: simulation programs for flood formation (rainwater runoff models) and flood (flow models), risk models for assessing the flood risk of built-up urban areas and decision support systems (DSS). The latter enable experts to visualise various scenarios of flood disasters and possible protective measures and to assess them with respect to ecological, economic and sociological effects.

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This system (DSS) will also be available to the affected citizens. They will also be able to view their flood risk via the internet and a database of expert knowledge will be made available to them, with which they can independently determine suitable measures to improve their flood precautions. This DSS will be deployed for the inner city catchment area of the Kollau in a pilot run, in order to develop a forward-looking flood protection masterplan with the involvement of the Hamburg district of Eimsbüttel and the citizens concerned.

The innovative information system (Decision Support System DSS) to be drawn up involves a multi-layered, multi-sectional and application-oriented instrument, which is based on the international standards of the OpenGisConsortium (OGC) and is not dependent on proprietary interests, thanks to the use of OpenSourceSoftware. A high degree of interoperability of the GIS-based data will be achieved through support for most WXS services. By modularising the analysis tools, the system can be extended at any time, and therefore adapted to different requirements. The system will not only be available to the City of Hamburg, but all the protagonists in the North Sea region from 2006.

Simulation of the impact on space and land users will be supported by haptic approaches. To this end, the concept of interactive learning groups will be tested with the Dutch partners. Approximately 8-10 people with different experience and awareness backgrounds will be instructed in awareness of flood risks and learning appropriate behaviour according to an idea of David A. Kolb in four workshops, to be held at monthly intervals. The learning process is divided into four phases: concrete experience, observation and reflection and the formation of abstract concepts and trying out the knowledge. The approach is innovative in application to flood risks and will hopefully provide improved and scientifically-based methods, with which risk awareness and appropriate behaviour of the persons involved will not only be developed but also permanently maintained.

45 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

SIMULATION DER RAUM- UND NUTZERBETROFFENHEIT IM RAHMEN DES EU-PROJEKTS FLOWS

Erik Pasche

Technische Universität Hamburg-Harburg

Kurzfassung des Vortrags "Simulation der Raum- und Nutzerbetroffenheit im Rahmen des EU-Projekts FLOWS"

Mit der Novellierung des Wasserhaushaltsgesetzes durch die Bundesregierung (Fünf-Punkte- Programm) nach den Hochwasserkatastrophen von 2002 sind auf Hamburg hohe Anforderungen zugekommen. Der neue Grundsatz, dem „Wasser mehr Raum zu geben“, bedeutet, Stadt – Raum – Wasser in ein erweitertes Verhältnis zu setzen und den Maßstab von Bau, Planung und Stadterweiterung neu anzulegen und zu verändern. Dieses ist aber, angesichts der formulierten Leitidee der „Wachsenden Stadt“, der das Wasser ins Herz implantiert werden soll, kein leichtes Unterfangen und schafft hohe Konfliktpotenziale, da der Raum Hamburg insgesamt begrenzt und teuer ist. Ein grundlegendes Verständnis und Bewusstsein für das Wasser (gemeint sind hier vor allem die Binnengewässer) muss geschaffen und das Abflussverhalten des Wassers genau bestimmt und ausgelotet werden. Wasser wird in Zukunft als wesentlicher Baustein in laufende und bestehende Bauplanungen einbezogen werden. Bürger sind hinsichtlich der Eigen- und Flächenvorsorge ihrer Häuser aufzuklären und auf ein „Leben mit Hochwasser“ vorzubereiten. Dieses um so mehr, da Klimaveränderungen Extremwetterlagen begünstigen und mit Starkregenereignissen und Überflutungen zunehmend gerechnet werden muss. Hamburg beabsichtigt daher im Rahmen des EU-Projektes FLOWS die Voraussetzungen für ein zukunftsweisendes Hochwasser- management der Binnengewässer zu verbessern.

In den kommenden 2,5 Jahren soll unter Federführung der Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt der Freien und Hansestadt Hamburg in internationaler Zusammenarbeit mit Partnern in den Ländern Norwegen, Schweden, Großbritannien und Niederlande ein mit modernsten Werkzeugen der Informationsverarbeitung ausgestattetes Internetportal für Fragen des Hochwassermanagements entwickelt werden und den Behörden der Stadt Hamburg für den operativen Betrieb bereitgestellt werden. Darüber hinaus sollen die Verwaltungsverfahren des Flächennutzungs- und Bebauungsplans, sowie das wasserrechtliche Planfeststellungsverfahren novelliert werden, um den Aspekten des Hochwasserschutzes eine stärkere Bedeutung zu geben und das zur Zeit in Verhandlung stehenden Europäischen Anpassungsgesetz (geplante Unterzeichnung August 2004) zu berücksichtigen.

Das Internet basierte System soll den Fachbehörden in Hamburg den Zugriff auf alle hochwasserrelevanten Datenbestände ermöglichen, sodass fach- und behördenübergreifend schnell Informationen ausgetauscht werden können. Den Fachbehörden werden darüber hinaus Analysewerkzeuge wie zum Beispiel: Simulationsprogramme für Hochwasserbildung (Niederschlag-Abfluss-Modelle) und Überflutung (Strömungsmodelle), Risikomodelle zur Bewertung der Hochwassergefährdung städtischer Bebauung und Entscheidungshilfesysteme (DSS) an die Hand gegeben. Letztere ermöglichen dem Fachmann verschiedene Szenarien an Hochwasserkatastrophen und mögliche Schutzmaßnahmen zu vergegenwärtigen und in Hinblick auf ökologische, ökonomische und soziologische Auswirkungen zu bewerten.

46 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Auch für den betroffenen Bürger wird dieses System (DSS) zur Verfügung stehen. Es wird ihm ebenfalls über Internet sein Hochwasserrisiko vor Augen führen und ihm eine Datenbank über Expertenwissen bereitstellen, mit der er geeignete Maßnahmen zur Verbesserung seiner Hochwasservorsorge selbständig ermitteln kann. Dieses DSS wird pilotmäßig am innerstädtischen Einzugsgebiet der Kollau eingesetzt werden, um einen zukunftsweisenden Masterplan des Hochwasserschutzes unter Beteiligung des Hamburger Bezirksamts Eimsbüttel und der betroffenen Bürger zu entwickeln.

Bei dem zu erarbeitenden innovativen Informations-System (Decision Support System DSS) handelt es sich um ein vielschichtiges, mehrgliedriges und anwendungsorientiertes Instrumentarium, das auf internationalen Standards des OpenGisConsortiums (OGC) basiert und durch Verwendung von OpenSourceSoftware nicht von proprietären Interessen abhängig ist. Ein hohes Maß an Interoperabilität der GIS-basierten Daten wird durch Unterstützung der meisten WXS-Dienste erreicht. Durch Modularisierung der Analysewerkzeuge kann das System jederzeit erweitert und so an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Das System wird nicht nur der Stadt Hamburg, sondern allen Akteuren der Nordseeregion ab 2006 zur Verfügung stehen.

Die Simulation der Raum- und Nutzerbetroffenheit wird durch haptische Ansätze unterstützt. Dazu wird das Konzept der Interactive Learning Groups zusammen mit den niederländischen Partnern erprobt. In vier Workshops, durchgeführt in monatlichen Abständen, werden ca. 8- 10 Personen mit unterschiedlichem Erfahrungs- und Bewusstseinshintergrund nach einer Idee von David A. Kolb in der Wahrnehmung von Hochwassergefahr und dem Erlernen geeigneter Verhaltensweisen unterrichtet. Dabei untergliedert sich der Lernprozess in die vier Phasen der konkreten Erfahrung, Beobachtung und Reflektion sowie der Bildung abstrakter Konzepte und der Erprobung des Wissens. Der Ansatz ist in der Anwendung auf Hochwassergefahren innovativ und wird hoffentlich verbesserte und wissenschaftlich gesicherte Methoden liefern, mit denen Risikobewusstsein und angemessene Verhaltensweisen Betroffener nicht nur entwickelt, sondern auch auf Dauer erhalten werden können.

47 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

ASSESSMENT OF SOCIOECONOMIC VULNERABILITY TO FLOOD HAZARDS: CONCEPTUAL FRAMEWORK, METHODOLOGY, APPLICATIONS

Walter Pflügner

„PlanEVAL“ Munich / Germany

Abstract

This presentation will explain the conceptual framework for flood hazard damage potential analysis, which has been developed since the early 1990ies (Klaus / Schmidtke, 1990). Up to then only “property-by-property” approaches, evaluating the single objects under threat, have been applied and it became apparent that the more land use affected and the larger the damage potential, the more time consuming and costly became the analyses. Damage potential analysis (dampot analysis) was designed so to overcome such application problems.

Damage potential includes in a narrow sense (i) all the economic values of all assets (stocks) as well as production outputs (flows) within the impact area. In a broader sense it also has to include (ii) all life and limb, all other non-economic assets and the so-called "intangible" assets, which cannot be assessed in monetary terms (as e.g. loss of memorabilia) or should not because of moral reasons (as e.g. loss of a life). Moreover, (iii) all the other costs of emergency operations, damage repair, damage compensation etc. to society should be included in order not to underestimate the damage potential, as often they constitute a significant multiplier (2 or more) to the values mentioned before.

In contrast to micro analysis with property-by-property approaches the idea was to explore the next higher levels above the single objects' layer, namely the regional scale. The conceptual framework therefore was named Regional Scale Analysis (RSA). The research question was if it was possible to find and process sufficient data-sources and data, especially in official statistical systems, to generate the information needed in a feasible and cost-efficient way. Specifying the 1st priority goal of damage potential analysis so as to show vulnerability differences between flooded areas, opened the way to find an adequate approach.

The methodology consists of combining (i) land register or other land use data [digitized] with (ii) data from socio-economic statistical systems (see, e.g. European System of National Accounts), using such sources as far as possible in order to derive good data and high information content (“secondary” data, esp. ratios). Linking of land use data with capital stock data and so on (socio-economic present values) leads to statistical average figures “EUR per square metre”, which can then be allocated to the single land use types in order to aggregate economic values / damage potential of the areas under study.

It is fair to state at this point that it is not by chance that this methodology reached applicability in Germany first. This stems from the fact that according national and federal laws and data raising procedures have since the early 70ies provided for (i) harmonised data mining and statistical calculations applying a bottom-up approach; and to be prepared (ii) in a rather good correspondence to the state-of-the-art of socio-economic theory.

48 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

This led to that not only real world business figures (gross values) had been gathered, but based on them, calculations and procedures have been established to calculate net values and report them regularly for socio-economic analysis purposes, namely separating time data load from taxes, transfers, depreciation etc. etc. During the last years EUROstat Europe-wide harmonisation efforts have adopted some of these very important concepts. Cross-country comparison in 2001 has shown that some of the needed information systems are already developing, and some of the used data mentioned below are already available in other EU member states today (Pfluegner, 2001). Case studies using the systems of NED and U.K. have shown that comparable links can be established in these different statistical environments; statistical analyses for FR have shown that some of the data needed for application are already reported.

In the meanwhile, the conceptual framework has been applied to approximately a dozen of projects. Each of them has been used to optimise one or the other feature, develop new approaches to data retrieval, to implement different GIS systems according to whatever available must serve the purpose.

Of course real world land use is much more differentiated: you find small houses and big ones, old and new structures, residences of wealthy and poor quarters. For residential housing you will need at least the values of the building, data on how many households are living in it, household inventory values, and average present values of the inhabitants' cars. This is the reason why, after having allocated statistical averages to land use, additional work steps can serve to refine resp. substitute socio-economic present values allocated during 1st step analysis.

This is of special importance for businesses due to highly different present values. For describing, e.g., one single cash & carry centre, you have to add building, shop inventory, market goods, remote stocks etc. These are very different between a consumer goods centre and another specialized in computer hardware. This is the reason why for such types of hot spots additonal analyses have been implemented, e.g. on-site questionnaires and / or on-site surveys.

Today applications do not only intend to show damage potential figures, but to serve decision support, inte-grative planning and flood hazard management, emergency aid management etc. [mapping of flood levels with 50-years flood, 100-years-flood …..into road maps (e.g. for analysis of evacuation distances; evacuation routes), depicting vulnerable supply lines, emergency aid bases, etc.].

Closing remarks focus to major deficits of today applications, esp. important for long-term vulnerability studies as needed in front of climate change.

References

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49 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

EUROstat; NUTS - Systematik der Gebietseinheiten für die Regionalstatistik; available from EUROstat server

Gewalt, M.; Peerbolte, E.B.; Pflügner, W.; and Verhage, L. (1996); Regional Scale Analysis - Decision Support System (RSA-DSS), User Manual, Emmeloord/ München

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Penning-Rowsell, E.C. et al. (1992); The economics of coastal management. A Manual of Benefit Assess-ment Techniques, London

Penning-Rowsell, E.C., Pflügner, W., Peerbolte, B. (1996); RSA-DSS application studies, unpublished

Pflügner, W. (2001); Hochwasserschadensdaten und Wasserstand-Schaden-Funktionen, unpublished

Vischer, D. (1996); Hochwassergefahr im Gebirge, in: Institut für Wasserwesen der Uni-Bw München, Klimaänderung und Wasserwirtschaft, München, p. 293 - 306

50 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

BEWERTUNG DER SOZIOÖKONOMISCHEN VERLETZBARKEIT DURCH HOCHWASSEREREIGNISSE: KONZEPTIONELLE RAHMENBEDINGUNGEN, METHODEN, ANWENDUNGEN

Walter Pflügner

„PlanEVAL“ München

Im Vortrag wird eine spezielle Methode der Vulnerabilitätsabschätzungen bei Hochwassergefährdungen präsentiert, die Schadenspotentialanalyse. Deren Grundkonzept wurde als Alternative zu den bis dahin fast ausschließlich eingesetzten, sog. „property-by- property“ Untersuchungen, also objekt- und einzelereignisbezogenen Schadens-Analysen Ende der 80er Jahre entwickelt (Klaus / Schmidtke, 1990).

Im Vortrag wird der konzeptionelle Rahmen erläutert, insbesondere die Inhalte der sozio- ökonomischen Schadenspotentiale und die Hauptzielstellung, Vulnerabilitätsunterschiede von Teilräumen in regionalen, mesoskaligen Planungsräumen darzustellen. Spezifikum der Methodik ist, dass –zumindest im ersten Angang der Untersuchung anstatt objektbezogener Vermögens- und Schadenspotentialwerte hier mit statistischen Durchschnittswerten für die sozio-ökonomischen Vermögensbestände gearbeitet wird.

Dies wird ermöglicht durch „intelligentes“ Verschneiden von Flächennutzungsinformationen (digital, aus ALK, ATKIS usw.) mit den ihnen zugehörigen Vermögenswerten aus den amtlich- statistischen Volkswirtschaftlichen Gesamtrechnungen, insbesondere den Kapitalstock- statistiken für die volkswirtschaftlichen Vermögenswerte. Aus der Verschneidung ergeben sich im ersten Angang statistische Durchschnittswerte in EUR pro qm bebaute / genutzte Fläche. Neben dem Prinzip werden die wesentlichen, zu erfassenden sozioökonomischen Vermögenskomponenten erläutert und gezeigt, wie durch Verknüpfung von Werten und Kennzahlen die Schadenspotentiale ermittelt werden und die Ergebnisse sich darstellen.

Anschließend wird gezeigt, wie bei praktischen Anwendungen in den Folgeschritten die statistischen Durchschnittswerte und andere methodische Elemente verfeinert, ergänzt, modifiziert usw. werden können, um bedarfsgerecht genaue Ergebnisse produzieren zu können: Seit Mitte der 90er Jahre wurden in den Schadenspotentialuntersuchungen in Deutschland und anderen EU-Mitgliedstaaten verschiedene Verfeinerungsansätze entwickelt und angewandt, die es heute erlauben, objekttyp- und objektgruppen- bzw. gar objektspe- zifisch eine hohe Genauigkeit in der Schadenspotentialabschätzung zu erreichen.

Damit wurden die wesentlichen Grundvoraussetzungen geschaffen, um nicht nur das Schadenspotential darzustellen, sondern dessen Ergebnisse auch zur weiteren Entscheidungsunterstützung (Decison Support System), zur integrierten Planung und zur Grundlagenermittlung, insbesondere in Form von Kosten-Nutzen-Untersuchungen, weiterverarbeiten zu können. Dazu werden Beispiele zu Hochwasseraktionsplänen, zur Katastrophenschutzplanung und zum Hochwasserschutzmanagement gezeigt.

Im Ausblick werden die wesentlichsten Mängel und Defizite heutiger Anwendungspraxis angesprochen, insbesondere solche, die gerade bei langfristig angelegten Untersuchungen, wie sie vor dem Hintergrund des Klimawandels nötig sind, vermieden bzw. beseitigt werden müssen.

51 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

DAMAGE TO PRIVATE HOUSEHOLDS AND COMPANIES DUE TO THE FLOODS IN 2002 - RESULTS OF A SURVEY OF STAKEHOLDERS

Heidi Kreibich1, Annegret Thieken1, Meike Müller2 & Bruno Merz1

1 Section Engineering Hydrology, GeoForschungsZentrum Potsdam 2 Deutsche Rückversicherung AG, Düsseldorf

The floods in August 2002 have tragically demonstrated that absolute protection against floods is impossible. This extreme event affected approx. 337,000 people in Germany. It resulted in 21 fatalities and an economic damage to private households of about 2.1 bn €. In Saxony alone, in more than 11,900 companies a total damage of 1.42 bn € was caused. During extreme events and failure of technical flood protection, private precautionary measures have a significant influence on the amount of damage. But quantitative data about flood damage and the state of private and commercial flood protection are scarce. Thus, about 1,700 private households and 400 companies were interviewed about their damage to building and contents as well as about their measures of protection after the 2002 floods in the Elbe and Danube catchments.

Intention, design and realisation of the surveys, as well as selected results will be presented. Main focus will be on the analysis of the measures of precaution undertaken by private households and companies before and after the flood in 2002: How many households and companies had undertaken retrofitting measures? How many companies undertake exercises to train the behaviour in case of an emergency? How common are flood emergency plans in companies? Additionally, the damage mitigating effects of measures of precaution will be shown.

Even during an extreme flood event, like the one in August 2003, private and commercial flood protection are able to mitigate the damage significantly (Fig. 1). Therefore, improved campaigns and financial incentives should be used to further encourage people and companies to implement flood precautionary measures.

use furnishing heating, electr. utilities 25 25 25

20 20 20

15 15 15

10 10 10

5 5 5 0 damage ratio building [%] building ratio damage 0 0 adapted not adapted adapted not adapted in storeys in cellar n = 78 580 n = 67 589 n = 53 560

Fig. 1: Damage ratios for residential buildings with and without flood adapted use, with and without flood adapted furnishing and with the utilities in higher storeys or in the cellar (bars = means, points = medians and 25-75% percentiles)

52 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

SCHÄDEN IN PRIVATHAUSHALTEN UND UNTERNEHMEN DURCH DAS HOCHWASSER 2002 - ERGEBNISSE EINER BEFRAGUNG VON BETROFFENEN

Heidi Kreibich1, Annegret Thieken1, Meike Müller2 & Bruno Merz1

1 Section Engineering Hydrology, GeoForschungsZentrum Potsdam 2 Deutsche Rückversicherung AG, Düsseldorf

Die Flut im August 2002 hat in tragischer Weise verdeutlicht, dass es absoluten Schutz vor Hochwasser nicht gibt. Von dem extremen Ereignis waren in Deutschland ca. 337.000 Men- schen betroffen. 21 Todesopfer waren zu beklagen und ein ökonomischer Schaden von ca. 2,1 Mrd. € war im Privathaushaltsbereich zu verzeichnen. Allein in Sachsen wurden mehr als 11.900 Unternehmen geschädigt, mit einer Schadenhöhe von 1,42 Mrd. €. Bei Extremereig- nissen und dem Versagen des technischen Hochwasserschutzes haben lokale, private Vor- sorgemaßnahmen großen Einfluss auf die Höhe des Schadens. Doch quantitative Erkenntnisse über Hochwasserschäden sowie Art, Ausmaß und schadensmindernde Wirkung von privater und gewerblicher Vorsorge existieren kaum. Deshalb wurden nach dem Hochwasser 2002 im Elbe- und Donaueinzugsgebiet ca. 1.700 Haushalte und 400 Unternehmen über ihre Hoch- wasserschäden (Gebäude, Hausrat) sowie die durchgeführten Vorsorgemaßnahmen befragt.

Zuerst wird Intention, Aufbau und Durchführung der Befragungen vorgestellt, anschließend werden ausgewählte Ergebnisse präsentiert. Einen Schwerpunkt bildet die Analyse der Vorsorgemaßnahmen in Privathaushalten und Unternehmen vor und nach dem Hochwasser 2002: Wie viele Privathaushalte und Unternehmen haben Maßnahmen der Bauvorsorge betrieben? Wie viele Unternehmen führen Übungen zum Verhalten im Notfall durch? Welche Verbreitung haben Hochwasser-Notfallpläne in Unternehmen? Außerdem werden die schadensmindernden Wirkungen von Vorsorgemaßnahmen dargestellt. Sogar bei Extrem- ereignissen, wie dem Hochwasser 2002 sind private und gewerbliche Hochwasservorsorge- maßnahmen in der Lage den Schaden deutlich zu mindern (Abb. 1). Daher sollte, durch verbesserte Kampagnen und finanzielle Anreize versucht werden Privathaushalte und Unternehmen zur Durchführung weiterer Vorsorgemaßnahmen zu motivieren.

Nutzung Inneneinrichtung Versorgungseinrichtungen 25 25 25

20 20 20

15 15 15

10 10 10

5 5 5

0 0 0

Schädigungsgrad Gebäude [%] Gebäude Schädigungsgrad angepasst nicht angepasst nicht in höheren in unteren angepasst angepasst StockwerkenStockwerken n = 78 580 n = 67 589 n = 53 560

Abb. 1: Schädigungsgrade privater Wohngebäude mit und ohne angepasste Nutzung, mit und ohne angepasste Inneneinrichtung und mit den Versorgungseinrichtungen in höheren Stockwer- ken oder im Keller (Säulen = Mittelwerte, Punkte = Median und 25-75% Perzentile).

53 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

CLIMATE CHANGE AND NATURAL HAZARDS: AWARENESS AND COMMUNICATION

K. Wagner

Technische Universität München

Abridged version of the talk on “awareness and communication of natural hazards”

The ESPACE project aims to inform the public more about the altered occurrence pattern of natural hazards due to climate change. Each communication concept is to be based on the level of knowledge and perceptions of the target groups within the population.

Two projects were realised by the Chair of Forestry Policy and Forestry History, which dealt with the awareness of climate change and natural Alpine hazards. In a representative survey of the population in 1999, the interviewees were asked to give spontaneous associations with the terms climate change and climate disaster (see Fig. 1).

Fig. 1: The terms “climate change” and “climate disaster” in the opinion of the population (representative survey of the population in Germany with 1000 interviewees)

While the interviewees mainly think of the causes and causers in response to the term “climate change”, the term “climate disaster” gives rise to greater thought of the consequences. For both terms, approximately 12% of the interviews did not give an answer or are not interested in the topic. The main response to the term “causes/causers” was the topic of ozone, ozone hole. In 1999, the interviewees therefore (incorrectly) linked the two actually separate topics. The symptoms were mainly considered to be global warming; the association of “heat” and “hot” are relatively frequent. Floods and deluges were the main responses to the consequences.

In the second project we examined the knowledge and attitudes of the population in the Bavarian Alps region to the natural hazards of earth slips and torrents. We also examined how the population uses different forms of information about natural hazards. As in the study above, the population in the Alps region had a greater fear of flood (damage). However, they did not have any clear ideas about the process of climate change and their local effects (see Fig. 2).

54 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Fig. 2: Assessment of climate changes on natural hazards in the Bavarian Alps region. The answer “don’t know” is not shown. (100% = 600 interviewees in three local districts of the Bavarian Alps region)

The following basic conditions must be observed in a communication concept for climate change:

S The perception of natural hazards and climate change is highly influenced by the reporting of the media. However, direct absorption of information into a person’s own level of knowledge is not to be expected (cf. Merten 1994).

S Approximately one quarter of the population rarely informs themselves about natural hazards, approximately one third almost exclusively through the media. Approximately 40% use both the media and their personal and local community environment.

S Imagination of the processes that take place in natural hazards and climate change are characterised by people’s own observations. Processes that cannot be observed are barely understood.

S The awareness of natural hazards is very marked after “natural disasters”. People then quickly forget. Recollection of an event declines exponentially. The half-life period is approximately 14 years.

In the lecture, the following central conclusions were drawn from the research results presented:

S The regional effects of climate changes should be communicated more, as the population has the greatest knowledge gaps with respect to this area. Attention should focus on the connection between local effects of climate change and local actions rather than between global effects and necessary local action.

55 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

S Concepts with local multipliers are necessary, especially to reach the quarter of the population, which hardly informs themselves about natural hazards/climate out of self- motivation. Close cooperation between the responsible authorities (disaster control services, water management) and clubs and local pressure groups would be desirable.

S In order to keep the period for forgetting the local risk situation as short as possible, opportunity windows of increased awareness of the topic of natural hazards should be should be used or even created to inform the population. E.g. during the River Elbe flood in 2002 the media were more willing to report about local problems in smaller bodies of water. On the other hand, events can also be generated, e.g. by the fire service and THW (relief organisation); instead of holding their disaster protection exercises “in secret” they should involve the population affected.

Bibliography

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Wagner, K. (2005): Naturgefahrenbewusstsein und –kommunikation am Beispiel von Sturzfluten und Rutschungen in vier Gemeinden des bayerischen Alpenraums. Dissertation, Faculty of “Forstwissenschaft und Ressourcenmanagement” TU München. Munich. In print.

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NATURGEFAHRENWAHRNEHMUNG UND - KOMMUNIKATION

K. Wagner

Technische Universität München

Kurzfassung des Vortrags „Naturgefahrenwahrnehmung und –kommunikation“

Das Projekt espace strebt an, die Bevölkerung verstärkt über die veränderten Auftretens- muster von Naturgefahren aufgrund des Klimawandels zu informieren. Grundlage für jedes Kommunikationskonzept sollte das Wissen über den Kenntnisstand bzw. die Vorstellungs- welten der Zielgruppen in der Bevölkerung sein.

Am Lehrstuhl für Forstpolitik und Forstgeschichte wurden zwei Projekte durchgeführt, die sich mit der Wahrnehmung des Klimawandels und alpiner Naturgefahren beschäftigen. Bei einer repräsentativen Bevölkerungsumfrage im Jahr 1999 wurden die Befragten gebeten, spontane Assoziationen zu den Begriffen Klimaänderung bzw. Klimakatastrophe zu äußern (siehe Abb. 1).

Abb. 1: Die Begriffe „Klimaänderung“ und „Klimakatastrophe“ im Meinungsbild der Bevölkerung (repräsentative Bevölkerungsumfrage in Deutschland mit 1000 Befragten)

Während die Befragten bei dem Begriff „Klimaänderung“ vor allem an die Ursachen bzw. die Verursacher denken, kommen durch den Begriff „Klimakatastrophe“ auch vermehrt die Folgen in den Blickwinkel. Bei beiden Begriffen machten je ca. 12% der Befragten keine An- gabe bzw. sie interessieren sich nicht für das Thema. Im Mittelpunkt der Kategorie „Ursachen /Verursacher“ steht das Thema Ozon, Ozonloch. Die Befragten verknüpften also 1999 (fälschlicher Weise) die beiden eigentlich getrennten Themenbereiche. Als Symptome wird vor allem die Erwärmung gesehen, die Assoziation „Hitze“ und „heiß“ sind relativ häufig. Bei der Betrachtung der Folgen stehen Überflutungen und Überschwemmungen im Vordergrund.

Im zweiten Projekt untersuchten wir das Wissen und die Einstellungen der Bevölkerung im Bayerischen Alpenraum zu den Naturgefahren Rutschungen und Sturzfluten. Außerdem wurde überprüft, wie die Bevölkerung unterschiedliche Informationsinstrumente über Naturgefahren nutzt. Auch im Alpenraum befürchtet die Bevölkerung wie bei der oben genannten Studie vermehrt Hochwasser(schäden). Klare Vorstellungen über den Ablauf der Klimaänderungen, die lokalen Auswirkungen sind jedoch nicht vorhanden (siehe Abb. 2).

57 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Abb. 2: Einschätzung von Klimaänderungen auf die Naturgefahren im Bayerischen Alpenraum. Die Antwortkategorie „Weiß nicht“ ist nicht dargestellt. (100% = 600 Befragte in drei Gemeinden des bayerischen Alpenraums)

Für ein Kommunikationskonzept über Klimaänderungen müssen folgende Rahmen- bedingungen beachtet werden:

S Die Wahrnehmung von Naturgefahren bzw. des Klimawandels ist stark durch die Berichterstattung der Medien beeinflusst. Eine direkte Übernahme von Informationen in den eigenen Wissensstand kann aber nicht erwartet werden (vgl. Merten 1994).

S Ca. ein Viertel der Bevölkerung informiert sich nur selten über Naturgefahren, ca. ein Drittel fast ausschließlich über die Medien. Ca. 40% nutzen sowohl die Medien als auch ihr persönliches und gemeindliches Umfeld.

S Die Vorstellung über die ablaufenden Prozesse bei Naturgefahren und dem Klimawandel sind

S durch die eigenen Beobachtungen geprägt. Prozesse, die nicht beobachtet werden können, werden nur schlecht verstanden.

S Die Wahrnehmung von Naturgefahren ist nach „Naturkatastrophen“ sehr ausgeprägt. Danach

S beginnt schnell das Vergessen. Die Erinnerung an ein Schadereignis nimmt exponentiell ab. Die Halbwertszeit beträgt ca. 14 Jahre.

In dem Vortrag wurden folgende zentrale Folgerungen aus den präsentierten Forschungs- ergebnissen gezogen:

S Die regionalen Auswirkungen der Klimaänderungen sollten stärker kommuniziert werden, da in diesem Bereich die Bevölkerung die größten Wissenslücken hat. Auch ist die Verknüpfung zwischen lokalen Auswirkungen der Klimaänderungen und lokalen Handlungen eher herzustellen als zwischen globalen Auswirkungen und lokal notwendigen Handlungen.

58 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

S Besonders um das Viertel der Bevölkerung zu erreichen, das sich aus eigener Motivation nur gering über Naturgefahren/Klima informiert, sind Konzepte mit örtlichen Multiplikatoren notwendig. Eine enge Zusammenarbeit von verantwortlichen Behörden (Katastrophenschutz, Wasserwirtschaft) mit Vereinen und lokalen Interessenverbänden wäre wünschenswert.

S Um den Zeitraum für das Vergessen der lokalen Gefährdungslage möglichst gering zu halten, sollten zeitliche Fenster vermehrter Aufmerksamkeit für das Naturgefahrenthema zur Informationder Bevölkerung genutzt bzw. sogar geschaffen werden. Z.B. war während des Elbehochwassers 2002 die Bereitschaft der Medien erhöht, auch über lokale Probleme an kleinern Gewässern zu berichten. Andererseits können Ereignisse z.B. durch Feuerwehr und THW auch erzeugt werden, indem sie Katastrophenschutzübungen nicht „im Geheimen“ sondern mit Einbezug der betroffenen Bevölkerung durchführen.

Literatur

Merten, K. (1994): Wirkungen von Kommunikation. In: Merten, K.; Schmidt, S.; Weischenberg, S. (Hrsg.): Die Wirklichkeit der Medien: Eine Einführung in die Kommunikationswissenschaft. Opladen: 291-328.

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Wagner, K. (2004): Naturgefahren aus der Perspektive der Bevölkerung – Eine große Black Box!?. In: Internationale Forschungsgesellschaft Interpraevent (Hrsg.): Interpraevent 2004. Tagungspublikation.

Wagner, K. (2005): Naturgefahrenbewusstsein und –kommunikation am Beispiel von Sturzfluten und Rutschungen in vier Gemeinden des bayerischen Alpenraums. Dissertation an der Studienfakultät Forstwissenschaft und Ressourcenmanagement der TU München. München. Im Druck.

59 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

PREVENTIVE FLOOD PROTECTION WITHIN THE FRAMEWORK OF THE EU FLOODSCAPE PROJECT

Klaus Röttcher & Andreas Weiss

Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft Universität Kassel (Kassel University)

Abridged version of the talk on “preventive flood protection within the scope of the EU Floodscape project”

Under the leadership of the water engineering and water management faculty, from 2003 until the end of 2006, an environmentally compatible flood protection concept will be drawn up for the Fulda and Diemel catchment areas. This project is funded as part of the international project “Creating New Landscapes for Flood Risk Management” from the EU INTERREG IIIB programme. The objective of the German project is, taking into account the various possibilities for improving flood protection, to draw up an optimised flood protection concept with respect to environmental compatibility, realisability, cost efficiency and effectiveness. The hydrological model will completely depict both catchment areas with a high spatial resolution. The various measures will be examined in depth in exemplary areas, solutions found will be applied to the whole catchment area. Investigations into the damage potential give indications of the hotspots within the catchment area. Combinations of effective measures will be collated to form an implementation proposal. The flood protection concept can be used as a guideline for the administration and the Ministry of the Environment. This can then enable future individual measures to be purposefully included in the overall concept and gradually improve flood protection within the catchment areas for all waterside residents.

Introduction

The “environmentally compatible flood protection for the Fulda and Diemel catchment areas” project is the German contribution to the international “Creating New Landscapes for Flood Risk Management” project. 50% of the total costs(8.8 million €) of the international project, with all the national sub-projects, are being funded by the EU INTERREG IIIB grants scheme for the Northwest Europe Region for the period from 2003 to 2006. INTERREG is a Europäischen Union programme focussed on overcoming barriers to economic, social and territorial development on the basis of the European Spatial Development Concept (ESDP). This programme focuses on spatial planning and structure improving measures. Following the major River Rhine flood events in 1993 and 1995, flood protection was included in the preceding programme, INTERREG IIc, for the northwest European region as a factor for quality of life. At that time, the special program for the Rhine catchment area IRMA (INTERREG Rhine Maas Activities) was setup within the scope of INTERREG. This programme, in which the then Hesse Ministry of the Environment, Agriculture and Forests was involved with a project for the catchment area of the Hessian River Lahn (Lang and Tönsmann 2002), was very successful. Therefore, flood protection was included in INTERREG IIIB as one of 5 development focuses, this time within restriction to the River Rhine's catchment area.

60 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Work in the current INTERREG programme focuses on: cities and regions, traffic and information technology, water management and flood protection, ecological infrastructure and cultural heritage and enhancing maritime functions and promoting territorial integration across seas. While INTERREG IIc focused on the realisation of structural measures, INTERREG IIIB is geared to promoting transnational cooperation and exchanging existing knowledge.

The projects presented here for the Fulda and Diemel catchment areas were developed on behalf of the Hesse Ministry of the Environment, Rural Region and Consumer Protection, by the Water Engineering and Water Management Faculty of Kassel University, under the leadership of Prof. Dr.-Ing. Frank Tönsmann. Apart from the scientific investigations in the two catchment areas, a specific flood protection measures, the construction of a flood retention basin to protect the town of Elgershausen, Schauenburg local authority, will be realised within the scope of the project. The partners in the international project are:

S Environment Agency (GB) (Lead Partner)

S Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap (B)

S Dienst Landelijk Gebied (NL)

S Hessischen Ministerium für Umwelt, ländlichen Raum und Verbraucherschutz (D)

S Verband für Abwasserbeseitigung und Hochwasserschutz Baunatal-Schauenburg (D)

The international partners’ projects

Just like the German project presented in greater detail in the following, consisting of drawing up the flood protection concept and the investment project, the other international partners also have their national projects, which they will be completing during the course of the project.

In England the project concerns flood protection for London. Following a devastating flood in 1953, the Thames Barrier was built (construction period 1974-1982) and the dykes up to the sea were developed accordingly. Since these measures have been completed, there have been no more floods or storm surge events in London, so that awareness of this hazard has been lost. The existing flood action plan is regularly checked and updated; this has shown that the rise in sea level requires raising of the technical structures. The plan is to avoid this by giving the Thames more space, both upstream and downstream of the Barrier. In the densely populated area in and around London, this means an intensive discussion with the population. At the same time however, there is a continued need for new living space in London. E.g. new residential office buildings are being built in the area of the abandoned dock sites. Construction methods adapted to the high water levels are to be achieved during the planning stage in order to minimise damage in the event of failure of the technical flood protection facilities. Three exemplary areas, representing the different regimes (fresh water, estuarine water and seawater) were selected for detailed examination of the various relationships and possibilities.

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A similar problem also exists in Belgium for protection of the city of Antwerp, only here the planned barrier was not built. Due to the topography, storm surges here also result in flooding far into the interior of the country, the spring of the Schelde starts at only 100m above sea level. Following the disastrous flood of 1976, the Sigma Plan was drawn up as a flood action plan for the catchment area of the Schelde (21,863km²). The Belgian project partner’s investigations focus on the tide-influenced Seeschelde from Gent and all the tributary rivers and bodies of water. Within the scope of the INTERREG project the investigations focus on the Durme, an old branch of the Schelde without a tributary, and a polder area to the north of Antwerp. The maximum water level during storm surges has continually risen due to land reclamation and recovery measures since the 14th century for land areas lost in previous floods. Within the scope of the Sigma Plan, 13 polders along the Schelde were proposed to hold storm surges. 12 of these with a total area of 533 ha have been completed. The 13th polder with an additional 600 ha is currently being built with funds from the INTERREG North Sea Region programme. This considerably increases flood protection for the region, however does not achieve the required protection standard for return periods of 10,000 years. Therefore, further possible polder locations are being sought, in which storm surges can be purposefully retained, taking into account environmental effects and the cost-benefit ratio.

The Dutch partner has already found a polder location along the River Waal (one of the three branches of the Rhine in the confluence delta). The location was chosen as part of the Dutch programme: “More space for the Rhine branches”, it covers an area of 440 ha. Following the Rhine flood events in 1993 and 1995, the safety standard in the Netherlands were increased, the peak flow of the design way rose as a result from 15,000 m³/s to 16,000 m³/s. However, the intention is to overcome this rise without raising the dykes, i.e. by providing additional retention volume. Within the scope of the international project, an environmental impact study will be carried out for this location, with intensive public participation. Possible alternatives to polder use will also be developed and examined.

Catchment areas of the Fulda and Diemel Rivers

The River Weser springs near Hann. Münden from the confluence of the Fulda and Werra Rivers. Several kilometres downstream of this confluence the River Diemel flows into the River Weser. The Fulda has a catchment area of 6946 km², the Diemel’s is 1740 km². The Fulda is 257 km long, the Diemel 125 km long. The landscapes of both rivers are characterised by the Mittelgebirge mountain range. The upper reaches are primarily covered with forest (approximately 40% of the catchment area). Agriculture is mainly possible in the valley meadows, whereby wide valley meadows only exist at the larger bodies of water (Fulda, Diemel, Eder and Schwalm). The smaller tributaries mostly flow in V-shaped valleys with few development possibilities. In several areas, increased deep erosion of the bodies of water has occurred. Apart from the Kassel area with approximately 300,000 inhabitants, the north Hesse region is sparsely populated. The eastern part of the Fulda catchment area was the border area with the then German Democratic Republic (GDR) Zone from 1945 until 1989. Development possibilities in this area were restricted by the proximity of the border.

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Flood situation and existing protective measures

Within the Fulda catchment area, major technical flood protection measures have only been realised along the tributaries and secondary bodies of water (e.g. the Edertal dam, the flood retention basin of the Schwalmverband and the Haunetal dam). To a large extent, the Fulda itself does not have any such transregional measures and therefore there exists an increased need for flood protection measures in several areas, as the flood in January 1995 showed. On the Diemel flood protection has been improved by the Diemel and Twistetal dam and the dykes in the area of Helmarshausen and Bad Karlshafen, however, previous planning assumed a considerably larger number of retention facilities. Here it must be checked which measures are still required in order to achieve comparable flood protection for all communities along the river.

In the Mittelgebirge mountain area, despite locally very restricted and therefore not a transregional problem, intensive storm events can cause a large amount of damage in individual towns, (e.g. 1992 Bauna, 1993 Lempe and Esse, 1994 Espe). Here the existing large retention volumes provide hardly any protection as most of the areas affected lie upstream of these retention facilities. The old flood protection concepts of operating a few large dams, mostly with permanent impoundage, are outdated today. Modern flood protection concepts consist of a mosaic of measures in the area, to reduce the wave volume and in the bodies of water and meadows to reduce the peak flows. The remaining flood risk, depending on the situation, is then further reduced by dykes and retention facilities. With the large number of possible measures, decoupling paved areas, stormwater management in urban areas, water restoration, measures to increase retention in bodies of water and meadows, measures on dykes, construction of retention facilities of varying size and local measures in towns, are associated with different environmental effects, costs and hydrological effectiveness, so that an optimised solution has to be found by comparing the different concepts.

The project

The German project is being worked on under the leadership of the Water Engineering and Water Management Faculty, Kassel University (Prof. Dr.-Ing. Frank Tönsmann), with participation by Braunschweig Technical University (Prof. Dr.-Ing. Ulrich Maniak) and Darmstadt Technical University (Prof. Dr.-Ing. Rainer Böhm). The two-dimensional water table calculations are being performed by Prof. Dr.-Ing. Günther Meon. The University of Kassel’s Landscape Planning / Nature Conservation Faculty (Prof. Dr.-Ing. Diedrich Bruns) and the Institute for Water Research and Protection (PD Dr. habil. Dietrich Borchardt) are also involved in the project. The project is being coordinated by Roettcher Ingenieurconsult (Dr.-Ing. Klaus Röttcher).

The scientific part of the project is being accompanied by a team of members of the authorities, including representatives of Kassel administration headed by department 41.2 (Dipl.-Ing. Albert Kreil). Further, project progress is presented roughly twice a year in a regional work group. The members of this regional work group not only include the team of members from the authorities, but also representatives from nature conservation associations, industry and tourism, from agriculture, disaster protection, the districts and local authorities and the water and land associations.

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The project is divided into four parts: a) The catchment area of the Fulda and Diemel outside Hesse. The data is only included if necessary for preparation of the hydrological model. In the case of the Fulda this only involves small parts of Bavaria, Thuringia and lower Saxony. In the area of the upper Eder a larger part of the catchment area is in North-Rhine Westphalia, however no flood problems are expected in the upper course in this area. In the case of the Diemel, a larger part lines in North-Rhine Westphalia; for this part a flood action plan is currently being drawn up, and this project will be based on its results. b) The catchment area of the Fulda and Diemel within the State of Hesse. Here all the available digital data will be included, provided it is significant for the hydrology, spatial and landscape planning and planning of flood protection measures. The data will be evaluated according to the project’s requirements. In addition, all local authorities will be interviewed with respect to flood problems and the results evaluated. c) Additional data is collected and processed for the exemplary areas, depending on the project. The aim of the evaluation is on the one hand to handle the respective issue and on the other to assess the transferability of the results found. Where possible, the transferability is to be checked in all example projects within the survey phase. Measure proposals will be drawn up for the exemplary areas in the form of studies, which could be realised on the exemplary areas as well as in other parts of the catchment area. The considerations for the exemplary areas are offered as planning schemes without any commitment for the local authorities. d) The most intensive investigation within the project took place on the Katzenmühle / Bauna investment project. Apart from the technical aspects, the issue of communication with the population affected was also examined and the negative effects on the ecological balance were monitored.

The following exemplary areas are being investigation:

A The Fulda's Rotenburg-Melsungen section, here the hydraulic calculation methods (one and two dimensional), water morphological processes, alternative value meadow uses including increasing retention are being examined.

B The cities of Melsungen and Kassel, here the effects of high water on the city are to examined and flood, damage potential and risk maps are to be prepared and an internet presentation drawn up. Flood protection proposals will be prepared up to preliminary design stage. In addition the hazard of an extreme flood event is to be assessed. To this end a water level will be specified which lies 1 m above the water level of the HQ100 or HQ200 will be used.

C One measure included in future management plans is the removal of built structures. This could be contrary to the required increase in retention. Therefore, the effects will be of the impoundage on the retention capacity will be examined (one and two-dimensional). Preliminary design level planning will be prepared at a weir in the open landscape and the fictitious assumption that water power use is given up or removed. In particular, the effects on the hydro-morphology will be described.

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D The effects of commercial gravel digging on retention will be checked and proposals made for increasing retention. This issue can be examined both at approved commercial gravel digging areas and on areas from which the gravel has already been completely or partly removed. The advantage of areas where the gravel has already been removed is the redesign and associated positive effects which can be achieved for the ecological balance and high water flow. In addition, it is assumed that in these cases there is greater interest in realising the measures.

E Measures in the area, field storage and conserving / ecological agriculture will be examined in an exemplary selected catchment area. Additionally, a detailed investigation could be carried out in the Domäne Frankenhausen, which has been ecologically managed by Kassel University since 1998 and for which detailed information on changes in the soil structure exist. The following conditions in the catchment area will be developed and hydrologic ally calculated in order to describe the catchment area and as a comparison:

S Actual condition, incl. investigation of wave superimposition

S Existing valley dams and retention basins and optimisation possibilities

S Development status 2015

S Development status 2030

S Potential natural condition

Based on this, the following scenarios will be examined for the whole of the catchment area with respect to their hydrological, ecological, economic and regional planning effect:

S Restoration of the streams

S Weir measures

S Additional flood retention basins

S Recultivation of gravel pits for flood protection

S Small decentralised retention capacities

S Increasing retention in the valley meadows

S Agricultural measures

Measures which do not have any or only a slight non-local effect but which can make a considerable contribution to damage minimisation will also be taken into account:

S Local protection measures such as dykes, embankments or property protection

S Flood insurance

S Disaster protection possibilities to minimise damage

S Stormwater management possibilities

Strategic alternatives will be developed and compared from the bulk of these possible measures. Finally, from this comparison the realisation proposal will be drawn.

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Expected results

A method will be developed in order to be able to assess the cost-benefit ratio of the planned measures in the flood protection concept. From this, the intention is to deduce recommendations for the realisation priorities. Within the scope of the project a method will be developed for implementing a strategic environmental check (SUP) for flood protection concepts. Thus, a further building block will be provided for realisation of the proposed measures. A further important aspect in the implementation of the SUP is the involvement of the public. As the implementation of specific measures can be very distant both in time and spatially, low public interest is expected unless particular efforts are made. This interest is to be awakened and developed by using informal instruments and raising awareness. A particularly significant aspect of this is visually preparing the often abstract planning results so that they can be understood by the technical layman. Active and comprehensive PR work will also contribute to minimisation of damage, as the citizens will also be informed about possibilities of self provisions and adapted use of buildings art risk of flooding.

Practically relevant of the concept drawn up will be ensured by the flood retention basins to protect Elgershausen (client: Verband für Abwasserbeseitigung und Hochwasserschutz Schauenburg), through more in-depth examination of five exemplary areas, through accompaniment of the planning work by a team of representatives of the authorities and a regional work group and through monitoring already completed projects in North Hesse.

As a result, a flood protection concept for Fulda and Diemel will be prepared. The work currently being carried out on the retention capacity register and the measures necessary under the EU Water Framework Directive to reinstate natural bodies of water through water restoration measures, improvement of the water structure quality and structural diversity in the valley meadow will be incorporated in the flood protection concept. If the measures in the area and valley meadow are insufficient, retention capacities of varying size and local protective measures (dykes, embankments) will be proposed for individual communities. The flood protection concept will be drawn up for the time periods up to 2015, up to 2030 and after 2030.

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VORBEUGENDER HOCHWASSERSCHUTZ IM RAHMEN DES EU- PROJEKTES FLOODSCAPE

Klaus Röttcher & Andreas Weiss

Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft Universität Kassel

Kurzfassung des Vortrags "Vorbeugender Hochwasserschutz im Rahmen des EU- Projektes Floodscape"

Unter der Leitung des Fachgebietes Wasserbau und Wasserwirtschaft wird von 2003 bis Ende 2006 ein umweltverträgliches Hochwasserschutzkonzept für die Einzugsgebiete von Fulda und Diemel erarbeitet. Dieses Projekt wird als Teil des internationalen Projektes „Creating New Landscapes for Flood Risk Management" aus dem EU-Programm INTERREG IIIB finanziell gefördert. Ziel des deutschen Projektes ist es, unter Berücksichtigung der verschiedenen Möglichkeiten zur Verbesserung des Hochwasserschutzes ein hinsichtlich Umweltverträglichkeit, Umsetzbarkeit, Kosteneffizienz und Wirksamkeit optimiertes Hochwasserschutzkonzept zu erarbeiten. Im hydrologischen Modell werden beide Einzugsgebiete vollständig mit einer hohen räumlichen Auflösung abgebildet. Die verschiedenen Maßnahmen werden in Beispielflächen vertieft untersucht, gefundene Lösungen auf das ganze Einzugsgebiet übertragen. Untersuchungen zu den Schadenspotenzialen geben Hinweise auf die Brennpunkte im Einzugsgebiet. Kombinationen von wirksamen Maßnahmen werden zu einem Ausführungsvorschlag zusammengeführt. Das Hochwasserschutzkonzept kann als Richtschnur für die Verwaltung und das Umweltministerium dienen. Damit kann zukünftig erreicht werden, dass sich Einzelmaßnahmen sinnvoll in das Gesamtkonzept einfügen und der Hochwasserschutz in den Einzugsgebieten schrittweise für alle Anwohner verbessert wird.

Einleitung

Das Projekt „Umweltverträglicher Hochwasserschutz für die Einzugsgebiete von Fulda und Diemel" ist der deutsche Beitrag des internationalen Projekts „Creating New Landscapes for Flood Risk Management". Das internationale Projekt, mit allen nationalen Teilprojekten, wird aus dem EU-Förderprogramm INTERREG IIIB der Region Nord West Europa für die Laufzeit von 2003-2006 mit 50% der Gesamtkosten (8,8 Mio. €) gefördert. Das Programm INTERREG ist ein Programm der Europäischen Union zur Förderung des wirtschaftlichen, sozialen und territorialen Zusammenhalts auf der Basis des Europäischen Raumentwicklungskonzeptes (EUREK). Der Schwerpunkt des Programms liegt im Bereich der Raumplanung und der strukturverbessernden Maßnahmen. Für das Gebiet Nord-West- Europa wurde in das vorhergehende Programm INTERREG IIc nach den großen Rheinhochwasserereignissen 1993 und 1995 auch der Schutz vor Hochwasser als ein Faktor für Lebensqualität aufgenommen. Im Rahmen von INTERREG wurde damals für das Rheineinzugsgebiet das Sonderprogramm IRMA (INTERREG Rhein Maas Aktivitäten) aufgelegt. Dieses Programm, an dem das damalige Hessische Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft und Forsten mit einem Projekt für das Einzugsgebiet der hessischen Lahn (Lang und Tönsmann 2002) beteiligt war, war sehr erfolgreich.

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Deshalb wurde der Hochwasserschutz in INTERREG IIIB als einer von 5 Förderschwerpunkten mit aufgenommen, diesmal ohne eine Beschränkung auf das Einzugsgebiet des Rheins.

Die Arbeitsschwerpunkte im laufenden INTERREG Programm sind: Städte und Regionen, Verkehr und Informationstechnologie, Wasserwirtschaft und Hochwasserschutz, natürliche Lebensgrundlagen und kulturelle Güter und meeresübergreifende Raumentwicklung. Während bei INTERREG IIc der Schwerpunkt bei der Umsetzung baulicher Maßnahmen lag, liegt er bei INTERREG IIIB bei der Förderung der transnationalen Zusammenarbeit und dem Austausch des vorhandenen Wissens.

Das hier vorgestellte Projekt für die Einzugsgebiete von Fulda und Diemel wurde im Auftrag des Hessischen Ministeriums für Umwelt, ländlichen Raum und Verbraucherschutz vom Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft der Universität Kassel unter der Leitung von Herrn Prof. Dr.-Ing. Frank Tönsmann entwickelt. Neben den wissenschaftlichen Untersuchungen in den beiden Einzugsgebieten wird im Rahmen des Projektes auch eine konkrete Hochwasserschutzmaßnahme, der Bau eines Hochwasserrückhaltebeckens zum Schutz der Ortslage Elgershausen, Gemeinde Schauenburg, realisiert. Die Partner im internationalen Projekt sind:

S Environment Agency (GB) (Lead Partner)

S Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap (B)

S Dienst Landelijk Gebied (NL)

S Hessischen Ministerium für Umwelt, ländlichen Raum und Verbraucherschutz (D)

S Verband für Abwasserbeseitigung und Hochwasserschutz Baunatal-Schauenburg (D)

Projekte der internationalen Partner

So wie das nachfolgend detaillierter vorgestellte deutsche Projekt, bestehend aus der Erarbei- tung des Hochwasserschutzkonzeptes und dem Investitionsprojekt, haben auch die anderen internationalen Partner Ihre nationalen Projekte, die sie während der Projektlaufzeit bearbeiten.

In England geht es dabei um den Hochwasserschutz für London. Nach einer verheerenden Sturmflut 1953 wurde das Themsesperrbauwerk errichtet (Bauzeit 1974-1982) und die Deiche zum Meer hin entsprechend ausgebaut. Seit Fertigstellung der Maßnahmen ist es in London nicht mehr zu Hochwasser oder Sturmflutereignissen gekommen, sodass das Bewusstsein für diese Gefährdung verloren gegangen ist. Der vorhandene Hochwasseraktionsplan wird turnusgemäß überprüft, aktualisiert und fortgeschrieben, dabei ergibt sich, dass durch den Meeresspiegelanstieg eine Erhöhung der technischen Bauwerke notwendig würde. Dies soll jedoch verhindert werden, indem der Themse sowohl ober- wie unterhalb des Sperrbauwerkes mehr Raum zur Verfügung gestellt wird. In dem dicht besiedelten Raum in und um London bedeutet dies eine intensive Auseinandersetzung mit der Bevölkerung. Gleichzeitig besteht in London aber auch weiterhin Bedarf an neuem Wohnraum.

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So sollen z. B. im Bereich aufgegebener Hafenareale neue Wohn- und Bürogebäude errichtet werden. Hier soll bereits bei der Planung auf eine an das Hochwasser angepasste Bauweise hingewirkt werden, um im Versagensfall des technischen Hochwasserschutzes die Schäden zu minimieren. Zur detaillieren Untersuchung der verschiedenen Zusammenhänge und Möglichkeiten wurden drei Beispielflächen ausgewählt, die die verschiedenen Regime (Süß-, Brack- und Salzwasser) repräsentieren.

Eine ähnliche Problematik besteht auch in Belgien beim Schutz der Stadt Antwerpen, nur dass hier das geplante Sperrbauwerk nicht errichtet wurde. Auf Grund der Topografie führen hier Sturmfluten auch weit im Landesinneren noch zu Überschwemmungen, die Quelle der Schelde entspringt in nur 100 m über dem Meeresspiegel. Als Hochwasseraktionsplan wurde nach der verheerenden Sturmflut von 1976 der Sigma-Plan für das Einzugsgebiet der Schelde (21.863 km²) erarbeitet. Schwerpunkt der Untersuchungen des belgischen Projektpartners ist die tidebeeinflusste Seeschelde ab Gent und alle Nebengewässer. Im Rahmen des INTERREG Projekts bildet die Durme, ein zuflussloser Altarm der Schelde, und eine Polderfläche nördlich von Antwerpen den Untersuchungsschwerpunkt. Durch Maßnahmen seit dem 14. Jahrhundert zur Landgewinnung bzw. Rückgewinnung bei vergangenen Fluten verlorener Landflächen, ist der maximale Wasserstand bei Sturmfluten kontinuierlich angestiegen. Im Rahmen des Sigmaplanes wurden 13 Polder entlang der Schelde zur Aufnahme der Sturmfluten vorgeschlagen. 12 davon mit insgesamt 533 ha sind fertig gestellt. Der 13. Polder mit zusätzlichen 600 ha Fläche wird derzeit mit Mittel aus dem INTERREG Programm der Nordseeregion gebaut. Damit erhöht sich der Hochwasserschutz der Region deutlich, erreicht jedoch nicht den gewünschten Schutzstandard von Wiederkehrintervallen von 10.000 Jahren. Deshalb wird nach weiteren möglichen Polderstandorten gesucht, an denen Sturmfluten unter Berücksichtigung der Umweltauswirkungen und des Kosten-Nutzen- Verhältnisses sinnvoll zurückgehalten werden können.

Der niederländische Partner hat bereits einen Polderstandort am Fluss Waal (einem der drei Rheinarme im Mündungsdelta) gefunden. Der Standort wurde als Teil des niederländischen Programmes „Mehr Raum für die Rheinarme" ausgewählt, er umfasst eine Fläche von 440 ha. Nach den großen Hochwasserereignissen am Rhein 1993 und 1995 wurde der Sicherheits- standard in den Niederlanden erhöht, der Spitzenabfluss der Bemessungswelle steigt dadurch von 15.000 m³/s auf 16.000 m³/s. Dieser Anstieg soll jedoch ohne Erhöhung der Deiche, also durch die Bereitstellung von zusätzlichem Rückhalteraum, bewältigt werden. Für diesen Standort wird im Rahmen des internationalen Projektes eine Umweltverträglichkeits- untersuchung mit intensiver Öffentlichkeitsbeteiligung durchgeführt. Dabei werden auch mögliche Alternativen zur Poldernutzung entwickelt und untersucht.

Einzugsgebiete von Fulda und Diemel

Die Weser entsteht bei Hann. Münden aus dem Zusammenfluss von Fulda und Werra. Einige Kilometer unterhalb dieses Zusammenflusses mündet die Diemel in die Weser. Das Einzugsgebiet der Fulda hat eine Größe von 6946 km², das der Diemel 1740 km². Die Fulda hat eine Länge von 257 km, die Diemel von 125 km. Beide Gewässer werden landschaftlich von den Mittelgebirgen geprägt. Die Höhenzüge sind vorwiegend mit Wald (ca. 40% der Einzugsgebietsfläche) bewachsen. Landwirtschaft ist vorwiegend in den Talauen möglich, wobei sich nur an den größeren Gewässern (Fulda, Diemel, Eder und Schwalm) eine breitere Talaue ergibt.

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Die kleineren Nebengewässer verlaufen meist in Kerbtälern mit geringen Entwicklungs- möglichkeiten. In einigen Bereichen ist es zu einer verstärkten Tiefenerosion der Gewässer gekommen. Insgesamt ist der nordhessische Raum bis auf den Raum Kassel mit ca. 300.000 Einwohnern dünn besiedelt. Der östliche Teil des Einzugsgebietes der Fulda war von 1945 bis 1989 als Grenzgebiet zur damaligen Deutschen Demokratischen Republik Zonenrandgebiet. Die Entwicklungsmöglichkeiten dieses Raumes waren durch die nahe Grenze eingeschränkt.

Hochwassersituation und vorhandene Schutzmaßnahmen

Im Einzugsgebiet der Fulda wurden nur an Nebengewässern große technische Maßnahmen zum Hochwasserschutz realisiert (z. B. die Edertalsperre, die Hochwasserrückhaltebecken des Schwalmverbandes und die Haunetalsperre). An der Fulda selbst fehlen solche überregionalen Maßnahmen weit gehend und es besteht daher in einigen Bereichen noch ein verstärkter Bedarf an Hochwasserschutzmaßnahmen, wie das Hochwasser im Januar 1995 gezeigt hat. An der Diemel ist durch die Diemel- und die Twistetalsperre sowie die Deiche im Bereich von Helmarshausen und Bad Karlshafen der Hochwasserschutz verbessert worden, die früheren Planungen gingen jedoch auch hier von einer deutlich höheren Anzahl von Rückhalten aus. Hier ist zu überprüfen, welche Maßnahmen noch erforderlich sind, um einen vergleichbaren Hochwasserschutz für alle Anliegergemeinden zu erreichen.

Im Mittelgebirge können intensive Gewitterereignisse, die zwar lokal eng begrenzt und somit überregional unproblematisch sind, in einzelnen Ortslagen hohe Schäden anrichten (z. B. 1992 Bauna, 1993 Lempe und Esse, 1994 Espe). Hier bieten die vorhandenen großen Rückhalte kaum Schutz, da die betroffenen Gebiete meist oberhalb dieser Rückhalte liegen. Die alten Konzepte zum Hochwasserschutz nur mit einigen wenigen großen Talsperren, meist mit Dauerstau, zu betreiben, sind heute überholt. Moderne Hochwasserschutz- konzepte bestehen aus einem Mosaik von Maßnahmen in der Fläche, zur Reduzierung des Wellenvolumens und in Gewässer und Aue zur Reduzierung der Scheitelabflüsse. Mit Deichen und Rückhalten wird dann die verbleibende Hochwassergefahr je nach Situation weiter reduziert. Mit der Vielzahl an möglichen Maßnahmen, wie Abkopplung versiegelter Flächen, Regenwasserbewirtschaftung in urbanen Gebieten, Gewässerrenaturierung, Maßnahmen der Retentionsverstärkung in Gewässer und Aue, Maßnahmen an Deichen, Bau von Rückhalten unterschiedlicher Größe und lokale Maßnahmen in Ortslagen, sind unterschiedliche Umweltauswirkungen, Kosten und hydrologi-sche Effektivitäten verbunden, sodass im Vergleich der unterschiedlichen Konzepte eine opti-mierte Lösung gefunden werden muss.

Bearbeitung des Projektes

Das deutsche Projekt wird unter der Leitung des Fachgebietes Wasserbau und Wasserwirt- schaft, Universität Kassel (Prof. Dr.-Ing. Frank Tönsmann), unter Mitarbeit der Technischen Hochschulen Braunschweig (Prof. Dr.-Ing. Ulrich Maniak) und Darmstadt (Prof. Dr.-Ing. Rainer Böhm) erarbeitet. Die zweidimensionalen Wasserspiegellagenberechnungen werden von Herrn Prof. Dr.-Ing. Günther Meon übernommen. Von der Universität Kassel sind außerdem das Fachgebiet Landschaftsplanung / Naturschutz (Prof. Dr.-Ing. Diedrich Bruns) und das Institut für Gewässerforschung und Gewässerschutz (PD Dr. habil. Dietrich Borchardt) am Projekt beteiligt. Die Projektkoordination wird vom Roettcher Ingenieurconsult (Dr.-Ing. Klaus Röttcher) wahrgenommen.

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Die wissenschaftliche Projektbearbeitung wird von einer Behördenarbeitsgruppe mit Vertretern des Regierungspräsidiums Kassel unter Leitung des Dezernats 41.2 (Dipl.-Ing. Albert Kreil) begleitet. Darüber hinaus wird der Projektfortschritt etwa zwei Mal im Jahr einem Regionalen Arbeitskreis vorgestellt. Diesem Regionalen Arbeitskreis gehören neben der Behördenarbeitsgruppe Vertreter von Naturschutzverbänden, aus Wirtschaft und Tourismus, aus der Landwirtschaft, dem Katastrophenschutz, den Kreisen und Gemeinden und der Wasser- und Bodenverbände an.

Die Bearbeitung des Projektes erfolgt in vier Bearbeitungstiefen: a) Einzugsgebiet von Fulda und Diemel außerhalb von Hessen. Die Daten werden nur insoweit mit aufgenommen, wie sie für die Erstellung des hydrologischen Modells erforderlich sind. Dies betrifft bei der Fulda nur kleine Teile von Bayern, Thüringen und Niedersachsen. Im Bereich der oberen Eder liegt ein größerer Teil des Einzugsgebietes in Nordrhein- Westfalen, für diesen Bereich im Oberlauf sind jedoch keine Hochwasserprobleme zu erwarten. Bei der Diemel liegt ein größerer Teil in Nordrhein-Westfalen, für diesen Teil ist ein Hochwasseraktionsplan in Bearbeitung, auf dessen Ergebnissen aufgebaut wird. b) Einzugsgebiet von Fulda und Diemel innerhalb des Bundeslandes Hessen. Hier werden alle verfügbaren digitalen Daten aufgenommen, sofern sie für die Hydrologie, die Raum- und Landschaftsplanung und die Planung von Maßnahmen für ein Hochwasserschutzkonzept von Bedeutung sind. Die Daten werden entsprechend den Anforderungen des Projektes ausgewertet. Außerdem werden alle Gemeinden hinsichtlich vorhandener Hochwasser- probleme befragt und die Ergebnisse ausgewertet. c) Auf den Beispielflächen werden je nach Projekt zusätzlich Daten erhoben und verarbeitet. Ziel der Auswertung ist einerseits die Bearbeitung der jeweiligen Fragestellung und ande- rerseits die Bewertung der Übertragbarkeit der gefundenen Ergebnisse. Die Übertragbarkeit soll bei allen Beispielprojekten soweit wie möglich innerhalb der Phase der Bestandsauf- nahme geprüft werden. Für die Beispielflächen werden in Form von Studien Maßnahmen- vorschläge erarbeitet, die auf den Beispielflächen aber auch in anderen Bereichen des Ein- zugsgebietes umgesetzt werden könnten. Die Überlegungen für die Beispielflächen sind Angebotsplanungen ohne bindenden Charakter für die Kommunen. d) Die intensivste Untersuchung innerhalb des Projektes erfolgt am Investitionsprojekt Kat- zenmühle / Bauna. Hier werden neben technischen Aspekten auch die Fragen der Kommu- nikation mit der betroffenen Bevölkerung untersucht und ein Monitoring der Beeinträchti- gungen des Naturhaushaltes durchgeführt.

Folgende Beispielflächen werden untersucht:

A Der Fuldaabschnitt Rotenburg-Melsungen, hier sollen hydraulische Berechnungsmethoden (ein- und zweidimensional), gewässermorphologische Abläufe, Varianten der Talauennutzung einschließlich der Retentionsverstärkung untersucht werden.

B Die Städte Melsungen und Kassel, hier sollen die Auswirkungen des Hochwassers auf die Stadt untersucht und Überschwemmungs-, Schadenspotenzial- und Risikokarten erstellt und eine Internetpräsentation erarbeitet werden. Vorschläge für den Hochwasserschutz werden auf Vorentwurfsniveau bearbeitet. Außerdem soll die Gefährdung durch ein extremes Hochwasserereignis abgeschätzt werden. Dazu wird eine Wasserspiegellage festgelegt, die 1 m über dem Wasserspiegel des HQ100 liegt oder ein HQ200 verwendet.

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C In den künftigen Bewirtschaftungsplänen ist als eine Maßnahme die Entfernung von Verbauungen vorgesehen. Dies könnte im Gegensatz zu der gewünschten Retentions- verstärkung stehen. Deshalb werden die Auswirkungen der Stauanlagen auf das Reten- tionsvermögen beispielhaft untersucht (ein- und zweidimensional). An einer Wehranlage in der freien Landschaft und der fiktiven Annahme, dass die Wasserkraftnutzung aufgegeben oder abgelöst wird, wird eine Planung auf Vorentwurfsniveau durchgeführt. Insbesondere werden die Einflüsse auf die Hydro-Morphologie aufgezeigt.

D Die Auswirkungen des Kiesabbaus auf die Retention werden überprüft und es werden Vorschläge zur Retentionsverstärkung gemacht. Diese Frage kann sowohl an genehmigten Abbauflächen wie auch an Flächen, die bereits ganz oder teilweise ausgekiest wurden, untersucht werden. Vorteil bei bereits ausgekiesten Flächen ist, dass die Umgestaltung und die damit verbundenen positiven Effekte für den Naturhaushalt und den Hochwasserabfluss erreicht werden können. Außerdem wird davon ausgegangen, dass in diesen Fällen ein größeres Interesse an einer Umsetzung der Maßnahmen besteht.

E Maßnahmen in der Fläche, Feldspeicher und konservierende / ökologische Landwirt- schaft, wird an einem ausgewählten Einzugsgebiet beispielhaft untersucht. Zusätzlich könnte eine Detailuntersuchung an der Domäne Frankenhausen erfolgen, die seit 1998 von der Universität Kassel ökologisch bewirtschaftet wird und für die detaillierte Angaben zu den Veränderungen im Bodengefüge vorliegen. Zur Beschreibung des Einzugsgebietes und als Vergleichsmaßstab werden folgende Zustände im Einzugsgebiet entwickelt und hydrologisch berechnet:

S Ist Zustand, incl. der Untersuchung der Wellenüberlagerung

S Vorhandene Talsperren und Rückhaltebecken und Optimierungsmöglichkeiten

S Entwicklungszustand 2015

S Entwicklungszustand 2030

S Potenziell natürlicher Zustand

Darauf aufbauend werden folgende Szenarien für die ganze Fläche der Einzugsgebiete hin- sichtlich ihrer hydrologischen, ökologischen, ökonomischen und raumplanerischen Auswirkung untersucht:

S Renaturierung der Fließgewässer

S Maßnahmen an Wehren

S zusätzliche Hochwasserrückhaltebecken

S Rekultivierung von Kiesgruben zum Hochwasserschutz

S Kleine dezentrale Rückhalte

S Retentionsverstärkung in den Talauen

S Maßnahmen in der Landwirtschaft

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Weiterhin berücksichtigt werden Maßnahmen die keine oder nur eine geringe überörtliche Wirkung haben, die aber maßgeblich zur Schadensminimierung beitragen können:

S Lokale Schutzmaßnahmen wie Deiche, Ufermauern oder Objektschutz

S Versicherung gegen Hochwasser

S Möglichkeiten des Katastrophenschutzes zur Schadensminimierung

S Möglichkeiten der Regenwasserbewirtschaftung

Aus der Fülle dieser möglichen Maßnahmen werden strategische Alternativen entwickelt und miteinander verglichen. Aus diesem Vergleich ergibt sich schließlich der Ausführungsvorschlag.

Erwartete Ergebnisse

Es wird eine Methode entwickelt, um das Nutzen-Kosten-Verhältnis der geplanten Maßnahmen im Hochwasserschutzkonzept abschätzen zu können. Daraus sollen Empfehlungen für die Prioritäten in der Umsetzung abgeleitet werden. Im Rahmen des Projektes wird eine Methode für die Durchführung einer strategischen Umweltprüfung (SUP) für Hochwasserschutzkonzepte entwickelt und erprobt. Damit wird auch ein weiterer Baustein für die Umsetzung der vorgeschlagenen Maßnahmen geliefert. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Durchführung der SUP ist die Beteiligung der Öffentlichkeit. Da die Umsetzung konkreter Maßnahmen zeitlich und räumlich sehr weit entfernt sein kann, ist, ohne besondere Anstrengungen, mit einem geringen Interesse der Öffentlichkeit zu rechnen. Dieses Interesse soll durch die Nutzung informeller Instrumente und Bewusstseinsbildung geweckt und entwickelt werden. Von besonderer Bedeutung ist dabei, die oft abstrakten Planungsergebnisse visuell so aufzubereiten, dass sie auch für den technischen Laien verständlich sind. Durch eine aktive und umfassende Öffentlichkeitsarbeit wird auch ein Beitrag zur Schadensminimierung geleistet, da die Bürger auch über Möglichkeiten der Eigenvorsorge und der angepassten Nutzung überschwemmungsgefährdeter Gebäude informiert werden.

Die Praxisnähe des erarbeiteten Konzeptes wird durch das Hochwasserrückhaltebecken zum Schutz von Elgershausen (Bauherr: Verband für Abwasserbeseitigung und Hochwasserschutz Schauenburg), durch die vertiefte Bearbeitung in fünf Beispielflächen, durch die Begleitung der Planung durch eine Behördenarbeitsgruppe und einen Regionalen Arbeitskreis sowie durch das Monitoring bereits fertig gestellter nordhessischer Projekte sichergestellt.

Als Ergebnis wird ein Hochwasserschutzkonzept für Fulda und Diemel bereitgestellt. Dabei werden die laufenden Arbeiten zum Retentionskataster und den im Zuge der EU- Wasserrahmenrichtlinie notwendigen Maßnahmen zur Wiederherstellung naturnaher Gewässer durch Maßnahmen zur Gewässerrenaturierung, Verbesserung der Gewässerstrukturgüte und der Strukturvielfalt in der Talaue in das Hochwasserschutzkonzept integriert. Soweit die Maßnahmen in der Fläche und in der Talaue nicht ausreichen, werden Rückhalte unterschiedlicher Größe und lokale Schutzmaßnahmen (Deiche, Ufermauern) für einzelne Siedlungen vorgeschlagen. Das Hochwasserschutzkonzept wird für die Zeitschritte bis 2015, bis 2030 und nach 2030 erarbeitet.

73 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

SOCIO-ECONOMIC AND ECOLOGICAL IMPACTS OF CLIMATE CHANGE TO THE URBANIZED REGION OF BERLIN – RESULTS OF THE BMBF PROJECT GLOWA ELBE

Claudia Rachimow

Federal Institute of Hydrology, Koblenz

The subproject "Changes in Water Resources and Water Availability in the Berlin Agglomaration" of BMBF Project GLOWA Elbe had the aim to study the impacts of global changes in climate and society on water resouces and water availability on the Berlin agglomeration giving attention to changes in the upper river basin of the Spree (closure or continuation of lignite mining). The scenario studies on the river basins of the Lower Spree and the Lower Havel in the Berlin area are based on the socio-economic and climatic findings on the one hand and on the other hand on the results of the subprojects "Obere Spree" and "Spreewald", where the boundary conditions for the Berlin region are set. Significant climate- induced changes in the water balance and runoff conditions of the basin area were identified. Water user conflicts may increase dramatically because of deterioration of water availability. For the Berlin agglomaration as an examplary area for conflict analysis in urbanised regions was established first approach to their solution.

74 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

SOZIO-ÖKONOMISCHE UND ÖKOLOGISCHE AUSWIRKUNGEN DES KLIMAWANDELS AUF DEN BALLUNGSRAUM BERLIN – ERGEBNISSE DES BMBF-PROJEKTS GLOWA ELBE

Claudia Rachimow

Federal Institute of Hydrology, Koblenz

Ziel des Teilprojektes "Veränderungen im Wasserdargebot und in der Wasserverfügbarkeit im Großraum Berlin" als Teil des BMBF- Projektes GLOWA Elbe war es, die Auswirkungen des globalen Wandels in Klima und Gesellschaft unter Beachtung der zu erwartenden Veränderungen im oberhalb gelegenen Spreegebiet (Beendigung bzw. Weiterführung des Bergbaus) bezüglich Wasserdargebot und Wasserverfügbarkeit auf den Großraum Berlin zu untersuchen. Die Szenariountersuchungen für die Einzugsgebiete der Unteren Spree und Unteren Havel im Raum Berlin basieren auf den Ergebnissen zu Sozioökonomie und Klima einerseits und andererseits auf den Ergebnissen aus den Teilprojekten Obere Spree und Spreewald, die die Randbedingungen den Raum Berlin bilden. Es wurden beträchtliche klimainduzierte Änderungen im Gebietswasserhaushalt und in den Abflussverhältnissen ausgewiesen. Die Wassernutzungskonflikte können sich aufgrund sinkender Verfügbarkeit drastisch verstärken. Für den Berliner Raum als Beispielsgebiet für Konfliktanalysen in urbanen Räumen wurde ein erster Ansatz zu deren Lösung gefunden.

75 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

SESSION 3 CASE STUDIES

76 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

77 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

IMPROVING THE CITY OF BAYREUTH'S FLOOD PROTECTION AGAINST THE BACKGROUND OF CLIMATE CHANGE

Reinhard Kestler

Bayreuth Office of Water Management

Bayreuth, the city of Richard Wagner, located on the “Rote Main”, a headstream of the River mine, is potentially threatened by floods.

The “Rote Main” (Aeo = 340 km² at Bayreuth water gauge) was straightened around the turn of the last century and built over in the 1960s to meet the traffic needs of an expanding city. Under the EU Water Framework Directive it is deemed to be “heavily modified”.

The catchment area of the body of water consists of four, equally-sized sub-catchment areas, some with completely different characteristics. While rapidly accumulating high waters from the Triassic rocks of the Upper Main Hills and the Lower Jurassic formation can be observed, the up to 600 m higher sub-catchment area of the “Alten Gebirge” in the Fichtel Mountains contribute to the high water flow events in winter with slowly accumulating, persistent high water.

The densely forested high-lying areas of the Fichtel Mountains show clear flow-affecting changes due to climate and emissions. While snow certainty steadily falls, the effects of “acid rain” have led to considerable acidification of the water and a negative effect on the forest and therefore on its retention function. Very high water levels (up to HQ50) have been observed on numerous occasions during the past 80 years.

Bayreuth’s flood protection problems are caused by the lack of an adequately dimension inlet structure, the small flow cross-section or pondage of virtually all the inner-city bridges, building development along 200 m of the river and the confined spatial situation.

A “Rotmain” storage capacity planned in the 1970s for the purpose of greenbelt recreation, supplementing low water levels and flood protection failed due to public resistance. The inner-city widening of the body of water promoted as a result was primarily discussed under the aspect of visual improvement and water restoration.

As the planning and design progressed (physical model trial, 2-D computerised run-off simulation), it the hydraulic inadequacies of an urban planning redesign very quickly became obvious.

After intensive information of the public through exhibitions and the local press and against the background of the catastrophic floods of the River Donau, Elbe and Oder, the municipal decision-makers decided to solve the flood problem with a combination of widening the body of water and flood retention in the form of a dry tank. Options are to be examined and the impact checked in a regional planning consultation procedure.

78 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

This decision triggers massive objections by nature conservation societies, as the planned location for the retention tank includes an untouched, natural section of water and an FFH area.

With the help of a rainfall run-off model, suitable locations for retention tanks within the Rote Main’s catchment area are to be defined soon and varied and optimised with respect to their retention effect for Bayreuth.

Since the Bavarian Ministry of the Environment issued a mandatory order in May 2004, stipulating that the effects of climate change must be taken into account, the question of the size of a design factor to take into account climate has arisen.

During the course of the EU ESPACE project, our intention is to determine the effects of climate change of the design flows and tank volumes, to assess the potential flood damage and to develop a suitable communication strategy.

79 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

VERBESSERUNG DES HOCHWASSERSCHUTZES DER STADT BAYREUTH VOR DEM HINTERGRUND DES KLIMAWANDELS

Reinhard Kestler

Wasserwirtschaftsamt Bayreuth

Bayreuth, die Stadt Richard Wagners, am Roten Main, einem Quellfluss des Mains gelegen, ist potentiell hochwassergefährdet.

Der Rote Main (Aeo = 340 km² am Pegel Bayreuth) wurde um die Jahrhundertwende begradigt und in den 60er Jahren entsprechend den Verkehrsbedürfnissen einer expandierenden Stadt überbaut. Er gilt nach der EU-Wasserrahmenrichtlinie als „heavily modified“.

Das Einzugsgebiet des Gewässers besteht aus vier gleich großen Teileinzugsgebieten mit teilweise völlig unterschiedlichen Charakteristiken. Während aus dem Trias des Obermainischen Hügellandes und dem Unteren Jura schnell anlaufende Hochwässer zu beobachten sind, trägt das bis zu 600 m höher gelegene Teileinzugsgebiet des Alten Gebirges im Fichtelgebirge durch langsam anlaufende, langandauernde Hochwässer vorwiegend im Winter zum Hochwasser-Abflussgeschehen bei.

Die stark bewaldeten Hochlagen des Fichtelgebirges weisen klima- und immissionsbedingt deutliche abflussbeeinflussende Veränderungen auf. Während die Schneesicherheit deutlich abnimmt, haben auch die Einflüsse des „saueren Regens“ zu einer deutlichen Gewässerversauerung und negativen Beeinflussung des Waldes und damit der Rückhaltefunktion geführt. Größere Hochwässer (bis HQ50) wurden in den letzten 80 Jahren mehrfach beobachtet.

Als Problem für die HW-Sicherheit von Bayreuth stellt sich das Fehlen eines ausreichend dimensionierten Einlaufbauwerkes, der durchwegs zu geringe Abflussquerschnitt bzw. der Einstau nahezu aller innerstädtischen Brücken, die Überbauung des Gewässers auf 200 m Länge sowie die beengte räum- liche Situation dar.

Ein in den 70er Jahren geplanter Rotmainspeicher für Zwecke der Naherholung, Niedrigwasserauf-höhung und des Hochwasserschutzes scheiterte am Widerstand der Bevölkerung. Der in der Folge propagierte innerstädtische Gewässerausbau wurde vorwiegend unter dem Aspekt der optischen Verbesserung und Gewässerrenaturierung diskutiert.

Mit Vertiefung der Planung (physikalischer Modellversuch, rechnerische 2-d- Abflusssimulation) wurden sehr schnell die hydraulischen Unzulänglichkeiten einer städtebaulich verträglichen Umgestaltung ersichtlich.

80 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Nach intensiver Information der Öffentlichkeit über Ausstellungen und über die lokale Presse und vor dem Hintergrund der katastrophalen Hochwässer an Donau, Elbe und Oder beschlossen die kommunalen Entscheidungsträger, das Hochwasserproblem durch eine Kombination aus Gewässerausbau und Hochwasserrückhalt über ein Trockenbecken zu lösen. Varianten sollen untersucht und die Verträglichkeit in einem Raumordnungsverfahren geprüft werden.

Diese Entscheidung löst massive Einsprüche der Naturschutzverbände aus, da der vorgesehene Standort des Rückhaltebeckens einen unberührten, natürlichen Gewässerabschnitt und ein FFH-Gebiet umfasst.

Mit Hilfe eines Niederschlags-Abflussmodells sollen in Kürze geeignete Standorte für Rückhalte-becken im Einzugsgebiet des Roten Mains festgelegt und bezüglich der Rückhaltewirkung für Bayreuth variiert und optimiert werden.

Seit einer verpflichtenden Vorgabe des Bayerischen Umweltministers vom Mai 2004, die Einflüsse der Klimaveränderung zu berücksichtigen, stellt sich die Frage nach der Höhe eines Klima-Bemessungszuschlages.

Im Zuge des EU-Projektes Espace sollen die Einflüsse der Klimaveränderung auf die Bemessungsabflüsse und Beckenvolumina ermittelt, eine Abschätzung des Hochwasser- Schadenspotentials durchgeführt sowie eine geeignete Kommunikationsstrategie entwickelt werden.

81 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

FLOOD PROTECTION ALONG THE FRÄNKISCHE SAALE RIVER TAKING INTO ACCOUNT CLIMATE CHANGE

Leonhard Rosentritt

Schweinfurt Office of Water Management

Abridged version of the talk on “flood protection along the Fränkische Saale River taking into account climate change”

1. General

The Fränkische is a right-hand tributary of the River Main. Apart from a 20km long stretch, it lies above the confluence in the Main-Rhön region. Along with the River Main, it is therefore the dominant body of water in this region. It rises to the east of Bad Königshofen near the state boundary with Thuringia and after around 140km flows into the River Main near Gemünden. With a level difference of around 160 m between its source and mouth it has an average flow gradient of 0.126%. The 2765km² catchment area has a compact form. The average width in a northwest-southeast direction is around 40 km, the average length in a southwest-northeast direction is around 75km. A somewhat larger tributary from the left is the Lauer, while numerous side streams flow in from the right, especially from the Rhön, some of which are larger even than the Saale that gives them their name (Milz, Streu). They are therefore called the "gutter of the Rhön”. The reason for this catchment area structure is of course its geology, mouth of the Streu the Saale essentially lies on the boundary between Bunter sandstone and Muschelkalk (Middle Triassic limestone). Up to the Streu the Fränkischen Saale is characterised by the Keuper landscape of the Grabfeld with its low rainfall, intensive agricultural use and scant forests. Below Bad Neustadt the importance of the very attractive Saale valley’s landscape becomes increasingly important as a recreational and leisure zone, including of course the spa towns of Bad Neustadt, Bad Bocklet and Bad Kissingen.

The water regime of the Fränkische Saale is imbalanced, as the following table of the characteristic flows at Bad Kissingen golf course water gauge shows (AEo = 1587 km², river km 58.0 annual series 1930/87):

Winter Summer Annual average

NQ m³;/s 0.94 0.22 0.22 MNQ m³;/s 4.58 3.06 2.84 MQ m³;/s 16.50 7.40 11.90 MHQ m³;/s 109.00 35.50 120.00 HQ m³;/s 290.00 206.00 330.00

82 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Very low rainfalls in the summer are therefore matched with large high water flow rates in the winter. Apart from the low rainfall of the south-eastern and eastern catchment area, it is noticeable that there are hardly any bedrocks with storage capacity, which could promote the formation of new groundwater and have a flow-balancing effect.

2. Existing Flood Protection Facilities

In the 1960s, 70s and 80s the protection of numerous communities was improved by building flood protection facilities. These included flood walls and levees and extending bodies of water by enlarging their profile and straightening them. The towns protected in this way primarily lie along the Fränkische Saale’s tributaries and its upper course.

Two examples are:

Bad Neustadt flood protection, 1st construction phase

Through the construction of flood walls and levees along the Brend protects the part of Bad Neustadt at risk against a 100-year flood. Part of the town is still at risk as the 2nd construction phase has not been realised to this day.

Ostheim vor der Rhön flood protection

The town was protected against flooding of the Streu, a violent stream, by enlarging its profile and by integrating flood walls in the old city wall.

In total, 16 towns were protected against floods. The design flows for the flood protection facilities are based on statistical evaluations of the years 1939/1969. These must of course be checked with respect to possible climate change effects. Should it be found that the facilities no longer provide an adequate degree of protection, adapting measures will be necessary, either by raising the protection facilities or through flood water retention.

Flood protection studies and planning schemes existed for numerous other towns at risk of flooding, however these could not yet be realised. This is above all due to the fact that

S In the 1970s, 80s and 90s, the flood recurrence periods in the Fränkische Saale catchment area were very few and far between. Due to the lack of major flooding the population no longer considered the flood hazard to be large and therefore regarded the flood protection measures to be hardly necessary.

S The population’s “green” awareness rose sharply in the 1980s and 90s. Therefore, water course improvements and structural interventions in the towns were very negatively evaluated by the population and could not be realised.

3. Lakes and Rivers Development Plan

In Bavaria, flooding in recent years, especially of the Donau, Elbe and Rhine Rivers, has resulted in lake and river development plans being prepared or commissioned for all 1st and 2nd order bodies of water in and all significant 3rd order bodies of water.

83 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

The primary objectives of the lake and river development plans are:

S Maintenance and reinstatement of natural conditions in the lakes and rivers and meadowlands

S Improving the structure of developed stretches of water in town areas, without any loss of flood protection and security for adjacent properties.

S Preventive flood protection for adjacent and downstream properties by protecting and maintaining the natural floodplains and specific measures on the bodies of water and in the meadows

S Pointing out where technical flood protection is required

S Promoting self-development of the body of water in the open landscape and providing areas for this.

The Fränkischen Saale river development plan was presented to the public at the end of 1999 and was the first in Bavaria to be backed up by preventive flood protection measures as the objective.

The following measures in the plan are for preventive flood protection:

S Identifying the flood areas

S A floodplain along the Fränkischen Saale was defined on the basis of the 1909 flood. In order to check this against new knowledge, a hydraulic calculation has now been performed for the whole Fränkische Saale (partly with 1D model; partly with 2D model). Any necessary changes to the definition of the floodplain have been made or applied for.

S The floodplain limits of the Fränkischen Saale’s tributaries, where they are 2nd order bodies of water, have been recalculated with 2D models. The declaratory procedures are being initiated.

S Lengthening of courses

S In 2002 and 2003, four development measures were completed. Solely by opening the Aschach meander, filled in ca. 1850 and reopened in 2002, the Fränkische Saale has become around 500 m longer.

S Activation of additional retention volumes by:

- Removing natural deposits of fines along the banks

- Planting meadow forests and copses

- Creating uncontrolled retention volumes

S Increasing the roughness of the body of water by allowing it to independently develop

S Adapting land use

84 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

4. Rainfall Runoff Model (N/A Model)

At the end of the complete basic planning, a rainfall runoff model (N/A model) was prepared as a water regime model for the Fränkische Saale and the whole of its catchment area. This N/A model is intended to be used to create a reliable planning and hydrological basis, which his required for all engineering planning and design along the Fränkische Saale and within its catchment area.

With the help of the N/A model, on the basis of the actual condition, the effects of measures planned or completed are to be appraised or verified with respect to preventive flood protection. Among other things, the model is intended to provide better answers to the following questions and in particular to quantify them:

S How and in what order of size does the creation of meadow forests have on the flood waves at downstream properties?

S How and in what order of size does the lengthening of the water course have on flood waves at downstream properties?

S How and in what order of size does the increase in roughnesses in the bodies of water and foreland have at downstream properties?

S How does the formation of new groundwater change under the aforementioned measures?

S What effects do flow-reducing measures in developed community areas have on the flood or flow situation?

The N/A model can also be used to prepare complete water balances, on the basis of which possible scenarios of area use and management are simulated.

Further, an online flood prediction model (NASIM-HWV) was developed as an add-on to the N/A model. Therefore, in future, the model will also be used for flood forecasting. The results of the real time flood predictions will substantially increase the early warning periods and therefore make the implementation of flood defence measures much easier, especially in the lower course of the Fränkischen Saale. Further, the results can also be used to substantially improve flood predictions for the River Main.

6. Current Planning Projects to Protect Community Developments against Floods

In January 2003, the first 100-year flood occurred in the Fränkischen Saale since 1909. 6 million € of damage occurred in Bad Kissingen alone. This first alarmed the people within the catchment area and led to renewed calls for flood protection. Not only structural measures in developed areas were demanded but above all the construction of flood retention basins.

85 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

The flood protection planning for Bad Kissingen was prepared first. Planning projects to protect the town of Bad Kissingen against floods have a long history. To date the projects have been based on a design flow of 330 m³/s ( = HQ100) , however, in view of climate change this was questioned and discussed. The current planning provides for two-stage flood protection:

1. Flood protection in the area of the town by means of dykes, walls and a combination of walls with mobile elements. The dyke height is based on the design flow of the flood discharge of January 2003 ( = 330 m³/s = HQ100 ) plus freeboard. The resulting heights of the walls and dykes are only just still compatible from an urban planning point of view. The measures can be realised relatively quickly.

2. The effects of climate change will be balanced out where necessary by constructing flood protection basins within the catchment area.

The same principle also applies to the flood protection planning currently underway for für Aura, Westheim, Diebach and other towns at risk.

After the flood protection planning for Bad Kissingen, started in February 2003, had been approved and funded, construction started in October 2004.

7. Investigation of Flood Retention Volumes

The flood in January 2003 also showed that there are still considerable potential hazards along the Fränkische Saale and its tributaries. Some of the flows observed lay above the previously registered high water peaks and have recurrence periods up to HQ100.

In order to obtain technically sound statements and arguments for or against flood retention basins, the “Verification of retention volumes along the Fränkischen Saale” study was prepared on the basis of the Fränkische Saale N/A model.

The study’s objectives were:

S To determine the existing retention potential for large runoffs within the Fränkischen Saale catchment area.

S Depiction and parameterisation of the potential retention volumes in the existing N/A model

S Determining the effectiveness of the retention volumes

S Performing calculations of various alternative storage combinations.

In total, 62 proposed locations were examined. 43 storage locations were excluded by the restriction and effectiveness check. Various alternative calculations were performed for the remaining 19 locations.

86 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

The following statements can be made on the basis of this study:

S Due to its large volume, only the Bad Bocklet storage capacity, as the only one operated, has a noteworthy influence on flood water retention.

S By activating 10 storage locations, considerable attenuation of the flood wave in the Fränkischen Saale is achieved.

S Per storage group (storage in a tributary/secondary body of water) a noteworthy effect flow reduction can be determined at the area’s outlet.

S The different wave run times can result in unfavourable superimpositions.

S The retention measures within the catchment area of the Fränkische Saale could lead to a worsening of the flow pattern in the River Main, as there the Fränkische Saale’s wave runs in advance.

However, before making a decision concerning realisation of the flood retention basins, they must be subjected to cost-benefit analysis. In this the construction costs for the retention volumes are compared with the monetarily assessable benefits in the form of prevented flood damage. This study is due to begin this year.

In a further project, various climate change scenarios will be incorporated in the N/A model. The then modified model can then be used to make statements on:

S Changes in the design flows

S Effects on the flood regime

S Increases in size of the floodplains

S Increase in potential damage

With these studies and their results, the public discussion with respect to the need and economic efficiency can be held, especially flood retention basins, within the Fränkische Saale’s catchment area.

87 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

HOCHWASSERSCHUTZ AN DER FRÄNKISCHEN SAALE UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DER KLIMAVERÄNDERUNG

Leonhard Rosentritt

Wasserwirtschaftsamt Schweinfurt

Kurzfassung des Vortrags "Hochwasserschutz an der Fränkischen Saale unter Berücksichtigung der Klimaveränderung"

1. Allgemeines

Die Fränkische ist ein rechter Nebenfluss des Maines. Sie liegt mit Ausnahme einer knapp 20 km langen Strecke oberhalb der Mündung in der Region Main-Rhön. Sie ist daher neben dem Main das dominierende Gewässer in dieser Region. Sie entspringt östlich von Bad Kö- nigshofen nahe der Landesgrenze zu Thüringen und mündet nach ca. 140 Km bei Gemünden in den Main. Bei einem Höhenunterschied zwischen Quelle und Mündung von rd. 160 m hat sie ein mittleres Fließgefälle von 1,26 ‰. Das Einzugsgebiet mit einer Gesamtgröße von 2765 km² hat eine gedrungene Form. Die mittlere Breite in Nordwest-Südost-Richtung be- trägt rd. 40 km, die mittlere Länge in Südwest-Nordost-Richtung rd. 75 km. Einziges größe- res Nebengewässer von links ist die Lauer, während von rechts viele, vor allem aus der Rhön kommende Seitenbäche zufließen, die zum Teil sogar größer sind als die namengebende Saale selbst (Milz, Streu). Daher wird sie auch als "Dachrinne der Rhön“ bezeichnet. Grund für diesen Aufbau des Einzugsgebietes ist natürlich die Geologie, so liegt die Saale unterhalb der Einmündung der Streu im Wesentlichen auf der Grenze zwischen Buntsandstein und Muschelkalk. Bis zur Streu ist die Fränkischen Saale geprägt durch die Keuperlandschaft des Grabfeldes mit seiner Niederschlagsarmut, intensiver landwirtschaftlicher Nutzung und Waldarmut. Unterhalb Bad Neustadt nimmt die Bedeutung des landschaftlich sehr reizvollen Saaletales als Erholungsraum immer mehr zu, wozu natürlich auch die Badeorte Bad Neustadt, Bad Bocklet und Bad Kissingen beitragen.

Der Wasserhaushalt der Fränkischen Saale ist unausgeglichen, wie die folgende Tabelle der charakteristischen Abflüsse am Pegel Bad Kissingen-Golfplatz (AEo = 1587 km², Fluß-km 58,0 Jahresreihe 1930/87) zeigt:

Winter Sommer Jahr

NQ m³;/s 0,94 0,22 0,22 MNQ m³;/s 4,58 3,06 2,84 MQ m³;/s 16,50 7,40 11,90 MHQ m³;/s 109,00 35,50 120,00 HQ m³;/s 290,00 206,00 330,00

88 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Sehr kleinen Niedrigwasserspenden im Sommer stehen somit große Hochwasserabfluss- spenden gegenüber. Neben der Niederschlagsarmut des südöstlichen und östlichen Ein- zugsgebietes macht sich hier bemerkbar, dass kaum speicherfähige Gesteine anstehen, die die Grundwasserneubildung fördern und abflussausgleichend wirken könnten.

2. Bestehende Hochwasserschutzanlagen

In den 60er, 70er und 80er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde der Schutz von zahlrei- chen Siedlungen durch den Bau von Hochwasserschutzanlagen verbessert. Dies waren Hochwasserschutzmauern, Hochwasserschutzdeichen oder Gewässerausbauten durch Pro- filvergrößerungen und Begradigungen. Die so geschützten Ortschaften liegen vor allem an den Zuflüssen zur Fränkischen Saale und an deren Oberlauf.

Zwei Beispiele hierfür sind:

Hochwasserschutz Bad Neustadt 1. Bauabschnitt

Durch den Bau von Hochwasserschutzmauern und –deichen entlang der Brend ist ein Teil der hochwassergefährdeten Ortslage von Bad Neustadt vor einem 100-jährlichen Hochwas- ser geschützt. Ein Teil der Ortslage ist immer noch gefährdet, da der 2. Bauabschnitt bis heute nicht mehr verwirklicht wurde.

Hochwasserschutz Ostheim vor der Rhön

Durch Profilvergrößerungen und Hochwasserschutzmauern integriert in der alten Stadtmauer wurde die Ortslage vor dem Hochwasser der Streu, eines Wildbaches, geschützt.

Insgesamt wurden so 16 Ortschaften vor Hochwasser geschützt. Die Bemessungsabflüsse für die Hochwasserschutzeinrichtungen basieren auf statistischen Auswertungen der Jahre 1939/1969. Im Hinblick auf eventuell eintretende Auswirkungen der Klimaveränderung müs- sen diese natürlich überprüft werden. Sollte sich bei dieser Überprüfung herausstellen, dass der Schutzgrad der Anlagen nicht mehr ausreichend ist, werden Anpassungsmaßnahmen entweder durch Erhöhung der Schutzeinrichtungen oder durch Hochwasserrückhaltung er- forderlich.

Für zahlreiche auch noch von Hochwasser bedrohte Ortschaften lagen Studien und Planun- gen zum Hochwasserschutz vor, die jedoch nicht umgesetzt werden konnten. Dies ist vor allem dadurch begründet, dass

S In den 70er, 80er und 90er Jahren des letzten Jahrhunderts im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale nur Hochwasser kleinerer Jährlichkeiten aufgetreten sind. Durch Fehlen der von größeren Hochwasser wurde in der Bevölkerung die Hochwasserge-fahr nicht mehr als groß angesehen und somit die Notwendigkeit von Hochwasser- schutzmaßnahmen als gering erachtet.

S Das „grüne“ Bewusstsein in der Bevölkerung stieg in den 80er und 90er Jahren stark an. Somit waren Gewässerausbauten und bauliche Eingriffe in den Ortschaften, die von der Bevölkerung als sehr negativ bewertet wurden, nicht umsetzbar.

89 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

3. Gewässerentwicklungsplan

Vor allem die Hochwasser an Donau, Elbe und Rhein in den letzten Jahren wurden in Bayern zum Anlass genommen, für alle Gewässer 1. und 2. Ordnung und für bedeutende Gewässer 3. Ordnung, Gewässerentwicklungspläne aufzustellen bzw. aufstellen zu lassen.

Die vorrangigen Ziele der Gewässerentwicklungspläne sind:

S Der Erhalt und die Wiederherstellung naturnaher Zustände am Gewässer und in der Aue

S Die Verbesserung der Strukturgefüge ausgebauter Gewässerabschnitte in Ortsbereichen, ohne Einbußen für den Hochwasserschutz und die Sicherheit der Anlieger.

S Vorbeugender Hochwasserschutz für An- und Unterlieger durch den Schutz und Erhalt der natürlichen Überschwemmungsgebiete sowie gezielte Maßnahmen am Gewässer und in der Aue

S Das Aufzeigen, wo technischer Hochwasserschutz erforderlich ist

S Die Förderung der Eigenentwicklung des Gewässers in der freien Landschaft, soweit Flächen zur Verfügung stehen.

Der Gewässerentwicklungsplan der Fränkischen Saale wurde Ende des Jahres 1999 der Öffentlichkeit vorgestellt und war der erste in Bayern der den vorbeugenden Hochwasser- schutz als Ziel mit Maßnahmen hinterlegte.

Folgende Maßnahmen aus dem Plan dienen dem vorbeugenden Hochwasserschutz:

S Ausweisung der Überschwemmungsgebiete

S Auf der Grundlage des HW1909 ist an der Fränkischen Saale ein Überschwem- mungsgebiet festgesetzt. Um dieses mit neuen Erkenntnissen zu überprüfen wurde für die gesamte Fränkische Saale inzwischen eine hydraulische Berechnung (teilweise mit 1- D-Modell; teilweise mit 2-D-Modell) durchgeführt. Erforderliche Änderungen der Überschwemmungsgebietfestsetzung wurden durchgeführt bzw. sind beantragt.

S Für die Nebenflüsse der Fränkischen Saale, soweit sie Gewässer 2. Ordnung sind, wurden die Überschwemmungsgebietsgrenzen mit 2-D-Modellen neu berechnet. Die Festsetzungsverfahren werden eingeleitet.

S Laufverlängerungen

S In den Jahren 2002 und 2003 wurden vier Gewässerausbaumaßnahmen durchgeführt. Alleine durch die Öffnung des Mäanders Aschach, der um 1850 verfüllt wurde und 2002 wieder geöffnet wurde, ist die Fränkische Saale um rd. 500 m länger geworden.

90 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

S Aktivieren von zusätzlichen Rückhalteräumen durch:

- Abtrag von Uferrehnen

- Anlage von Auwäldern und Auengehölzen

- Anlage von ungesteuerten Rückhalteräumen

S Erhöhung der Rauhigkeit des Gewässers durch Zulassen der Eigenentwicklung

S Anpassung der Bodennutzung

4. Niederschlags – Abfluss - Modell (N/A-Modell)

Zum Abschluss der gesamten Grundlagenplanungen ist dann ein Niederschlags-Abfluss- Modell (N/A-Modell) als Wasserhaushaltsmodell für die Fränkische Saale und ihr gesamtes Einzugsgebiet aufgestellt worden. Mit diesem N/A-Modell sollen zuverlässige Planungs- und hydrologische Grundlagen geschaffen werden, die für alle ingenieurmäßigen Planungen an der Fränkischen Saale bzw. in deren Einzugsgebiet erforderlich sind.

Mit Hilfe des N/A-Modells sollen dann auf der Basis des Ist-Zustandes vor allem die Auswir- kungen von im Einzugsgebiet geplanten bzw. durchgeführten Maßnahmen im Hinblick auf den vorbeugenden Hochwasserschutz abgeschätzt bzw. belegt werden. Unter anderem sollen mit dem Modell folgende Fragestellungen besser beantwortet und insbesondere quantifiziert werden:

S Wie und in welcher Größenordnung wirkt sich die Anlage von Auwäldern auf die Hochwasserwellen bei Unterliegern aus?

S Wie und in welcher Größenordnung wirken sich Laufverlängerungen der Gewässer auf die Hochwasserwellen bei Unterliegern aus?

S Wie und in welcher Größenordnung wirkt sich die Erhöhung von Rauhigkeiten in den Gewässern und in den Vorländern auf die Hochwasserwellen bei Unterliegern aus?

S Wie verändert sich die Grundwasserneubildung bei o.g. Maßnahmen?

S Welche Auswirkungen haben Abfluss reduzierende Maßnahmen in Siedlungsgebieten auf die Hochwasser- bzw. Abflusssituation?

Auch können mit dem N/A-Modell vollständige Wasserbilanzen erstellt werden, auf deren Grundlage mögliche Szenarien der Flächennutzung und Bewirtschaftung simuliert werden.

Darüber hinaus wurde als Aufsatz auf das N/A-Modell ein Online-Hochwasser-vorhersage- modul (NASIM-HWV) entwickelt. Somit wird das Modell zukünftig auch im Rahmen der Hochwasserprognose seinen Einsatz finden. Die Ergebnisse der Echtzeit- Hochwasservorhersagen werden die Vorwarnzeiten wesentlich erhöhen und somit die Durchführung von Hochwasserabwehrmaßnahmen vor allem im Unterlauf der Fränkischen Saale wesentlich erleichtern. Darüber kann durch die Ergebnisse auch die Hochwasservor- hersage am Main wesentlich verbessert werden.

91 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

6. Derzeitige Planungen zum Hochwasserschutz von Siedlungen

Im Januar 2003 lief an der Fränkischen Saale nach 1909 wieder ein 100-jährliches Hoch- wasser ab. Alleine in Bad Kissingen waren Schäden in Höhe von 6 Mio € zu verzeichnen. Dies erst alarmierte die Menschen im Einzugsgebiet und führte nun wieder zum Ruf nach Hochwasserschutz. Wobei nicht nur baulichen Maßnahmen in Siedlungsbereichen gefordert wurden, sondern vor allem auch die Errichtung von Hochwasserrückhaltebecken.

Als erstes wurde die Planung zum Hochwasserschutz von Bad Kissingen aufgestellt. Die Planungen, die Stadt Bad Kissingen vor Hochwasser zu schützen, haben eine lange Tradition. Der den bisherigen Planungen zugrunde liegende Bemessungsabfluss von 330 m³/s ( = HQ100) wurde jedoch im Hinblick auf den Klimawandel in Frage gestellt bzw. diskutiert. Die jetzige Planung sieht den Hochwasserschutz in zwei Schritten vor:

1. Hochwasserschutz im Stadtgebiet durch Deiche, Mauern und Kombination von Mau- ern mit mobilen Elementen. Der Bedeichungshöhe wird als Bemessungsabfluss der Abfluss des HWJanuar 2003 ( = 330 m³/s = HQ100 ) plus Freibord zugrunde gelegt. Die Höhen der dadurch notwendigen Mauern bzw. Deiche sind aus städtebaulicher Sicht gerade noch verträglich. Die Maßnahmen lassen sich relativ schnell umsetzen.

2. Die Auswirkungen der Klimaveränderung werden bei Bedarf durch den Bau von Hochwasserrückhaltebecken im Einzugsgebiet ausgeglichen. Der gleiche Grundsatz gilt auch für die derzeit laufenden Planungen zum Hochwasserschutz von Aura, Westheim, Diebach und anderen gefährdeten Ortschaften.

Nachdem die Planung zum Hochwasserschutz Bad Kissingen, mit der im Februar 2003 be- gonnen wurde, inzwischen genehmigt und finanziert ist, konnte im Oktober 2004 mit dem Bau begonnen werden.

7. Untersuchung von Hochwasserrückhalteräumen

Das im Januar 2003 abgelaufene Hochwasser hat auch gezeigt, dass noch erhebliche Ge- fährdungspotentiale an der Fränkischen Saale und ihren Zuflüssen vorhanden sind. Die beo- bachteten Abflüsse lagen zum Teil über den bis dahin registrierten Hochwasserscheiteln und wiesen Jährlichkeiten bis zum HQ100 auf.

Um fachlich fundierte Aussagen und Argumente für oder gegen Hochwasserrückhaltebecken zu gewinnen, wurde aufbauend auf dem N/A-Modell der Fränkischen Saale die Studie „Nachweis von Rückhalteräumen an der Fränkischen Saale“ aufgestellt.

Aufgabenstellung der Untersuchung war:

S Die Ermittlung des vorhandenen Rückhaltepotenzials für große Abflüsse im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale.

S Die Abbildung und Parametrisierung der potenziellen Rückhalteräume im bestehenden N/A-Modell

S Die Ermittlung der Effektivität der Rückhalteräume

S Durchführung von Variantenberechnung verschiedener Kombinationen von Speichern.

92 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Es wurden insgesamt 62 vorgeschlagene Standorte untersucht. Bei der Restriktions- und Effektivitätsprüfung schieden 43 Speicherstandorte aus. Mit den verbliebenen 19 effektiven Standorten wurden verschiedene Variantenberechnungen durchgeführt.

Folgende Aussagen lassen sich aufgrund der Untersuchung treffen:

S Auf Grund seines großen Volumens besitzt nur der Speicher Bad Bocklet als einzeln betriebener Speicher einen nennenswerten Einfluss auf den Hochwasserrückhalt.

S Durch die Aktivierung von 10 Speicherstandorten kommt es zu einer deutlichen Dämp- fung der Hochwasserwelle in der Fränkischen Saale.

S Pro Speichergruppe (Speicher an einem Nebengewässer) ist bereits ein nennenswerter Einfluss auf die Abflussminderung am Gebietsausgang festzustellen.

S Durch die unterschiedlichen Wellenlaufzeiten kann es zu ungünstigen Überlagerungen kommen.

S Die Retentionsmaßnahmen im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale können unter Umständen zu einer Verschlechterung des Abflussgeschehens im Main führen, da dort die Welle der Fränkischen Saale vorweg läuft.

Vor einer Entscheidungsfindung zur Realisierung der Hochwasserrückhaltebecken sind diese jedoch noch einer Nutzen-Kosten-Analyse zu unterziehen. Dabei sind die Baukosten der Rückhalteräume dem monetär bewertbaren Nutzen in Form von verhinderten Hochwasser- schäden gegenüberzustellen. Diese Untersuchung soll noch in diesem Jahr begonnen wer- den.

In einer weiteren Arbeit sollen dann verschieden Szenarien der Klimaveränderung in das N/A- Modell eingearbeitet werden. Durch das dann modifizierte Modell können dann Aussagen getroffen werden zu:

S Den Veränderungen der Bemessungsabflüsse

S Den Auswirkungen auf das Hochwasserregime

S Den Vergrößerungen der Überschwemmungsgebiete

S Der Erhöhung der Schadenspotenziale

Mit diesen Untersuchungen und deren Ergebnissen kann dann die öffentliche Diskussion hinsichtlich der Notwendigkeit und der Wirtschaftlichkeit von Hochwasserschutzmaßnahmen, speziell Hochwasserrückhaltebecken im Einzugsgebiet der Fränkischen Saale geführt werden.

93 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

POSSIBILITIES FOR ADJUSTING INFRASTRUCTURAL FLOOD PROTECTION MEASURES

Joachim Wald

WALD + CORBE Ingenieure, Hügelsheim

Studies to date within the scope of KLIWA have shown that the frequency of flood events has increased during the past 30 years and in certain regions, e.g. of Baden-Württemberg, the extreme flood run-offs have risen. The Deutsche Wetterdienst (German weather service) has also come to the conclusion that in particular there have been significant increases in the heavy rainfall events (sustained periods > 24 h) during the winter months, above all in the Black Forest and in the northeast of Baden-Württemberg.

What are the consequences of these findings for infrastructural flood protection measures? What order of size are the changes to the decisive design variables? Can flood protection measures be subsequently adjusted to these increased loads? What does it cost? In order to find answers to these questions, a pilot study was carried out on behalf of Baden- Württemberg’s water management authority, in which typical selected examples in Baden- Württemberg were examined.

This study considered the technical flood protection facilities, e.g. flood retaining basins, flood dykes, flood walls, water course development and pumping stations, which have been built or designed in recent years. As concrete details of the size of the increase in design run-offs were not available at the time of the study, run-off increases in the order of 10% to 30% were examined.

When planning flood retention basins it is not only the design run-off but also the flood mass (filled level) which play a decisive role. Within the scope of the study, the effects of climate change on 4 selected facilities were simulated using stormwater run-off models and the flood hydrograph curves determined for the dimensioning of the structures. Increases in the rele- vant rainfalls of 5% up to 20% were examined.

The simulation calculations showed that an increase in rainfall leads to an overproportional rise in the mass and the crest of the flood waves. The increase in the peak run-offs is still relatively unproblematic in most cases for the flood retention basis examined. Even where adjustments will be necessary, they can be carried out on the existing facilities relatively cost- effectively. Retention of the protective effect downstream is, however, barely possible especially for the larger basins. In one case, an increase in the design rainfalls by 10% and retention of the protection objective (return period) would lead to a doubling of the retention volume, in another case it would lead to almost a quadrupling in volume. Such changes could still be taken into account in new designs and would result in a relatively low percent-age cost increase. However, in these cases an adjustment of existing facilities no longer makes economic sense. As a consequence, a lower protective effect downstream must be accepted or the protection objective to date achieved by supplementary local flood measures in the locations concerned, or alternatively, by additional flood retention basins.

94 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

The examination of the selected local flood protection measures showed that in most cases, run-off increases of up to approx. 20% can still be discharged within the available freeboard. Reinstatement of the freeboard requires the facility to be raised. This requires adjustment measures to be carried out. Subsequent adjustments proved to be very expensive from an increase in design run-off by 15% to 20%, as it often requires the existing facility to be demolished and rebuilt. Measures such as e.g. widening water courses are the most flexible, as in most cases, increases in run-off lead to considerably lower rises in water levels.

The cost estimates carried out show that in most cases this additional load case of climate change would have resulted in relatively moderate cost increases if it had been taken into consideration in the original design and if appropriate measures for subsequent adjustment had been taken during construction. It is therefore recommended that future designs be checked with respect to the aspect of climate change and if necessary, this load case should be incorporated in the dimensioning of the facility.

95 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

ANPASSUNGSMÖGLICHKEITEN INFRASTRUKTURELLER HOCHWASSERSCHUTZMAßNAHMEN

Joachim Wald

WALD + CORBE Consultant Engineers, Hügelsheim

Die bisherigen Untersuchungen im Rahmen von KLIWA haben gezeigt, dass die Häufigkeit von Hochwasserereignissen in den letzten 30 Jahren zugenommen hat und in bestimmten Regionen z.B. von Baden-Württemberg eine Erhöhung der extremen Hochwasserabflüsse festzustellen ist. Auch der Deutsche Wetterdienst kommt zu dem Ergebnis, dass insbesondere die Starkniederschläge (Dauerstufen > 24 h) im Winterhalbjahr vor allem im Schwarzwald und im Nordosten von Baden-Württemberg signifikante Zunahmen aufweisen.

Welche Konsequenzen haben diese Erkenntnisse für infrastrukturelle Hochwasserschutzmaßnahmen ? In welcher Größenordnung liegen die Änderungen der maßgebenden Bemessungsgrößen ? Lassen sich die Hochwasserschutzmaßnahmen nachträglich an diese erhöhten Belastungen anpassen ? Was kostet das ? Um Antworten auf diese Fragen zu finden, wurde im Auftrag der Wasserwirtschaftsverwaltung Baden- Württemberg eine Pilotstudie durchgeführt, in der exemplarisch ausgewählte Beispiele in Baden-Württemberg untersucht wurden.

Betrachtet wurden dabei Anlagen des technischen Hochwasserschutzes, wie z.B. Hochwasserrückhaltebecken, Hochwasserdeiche, -mauern, Gewässerausbau und Schöpfwerke, die in den letzten Jahren gebaut oder geplant wurden. Da zum Zeitpunkt der Studie noch keine konkreten Angaben zu der Größenordnung der Zunahme der Bemessungsabflüsse gemacht werden konnten, wurden Ablußerhöhungen in der Größenordnung von 10 % bis 30 % untersucht.

Bei der Planung von Hochwasserrückhaltebecken spielt neben dem Bemessungsabfluss die Hochwasserfülle eine wesentliche Rolle. Im Rahmen der Studie wurden für 4 ausgewählte Anlagen die Auswirkungen einer Klimaveränderung mit Hilfe von Niederschlag-Abfluss- modellen simuliert und die Hochwasserganglinien für die Bemessung der Bauwerke ermittelt. Dabei wurden Erhöhungen der maßgeblichen Niederschläge von 5 % bis 20 % untersucht. Die Simulationsrechnungen zeigten, dass eine Erhöhung des Niederschlags zu überproportionalen Anstiegen der Fülle und der Scheitel der Hochwasserwellen führt. Die Erhöhung der Scheitelabflüsse ist bei den untersuchten Hochwasserrückhaltebecken meist noch relativ unproblematisch. Selbst dort wo Anpassungen notwendig werden, können diese auch bei bestehenden Anlagen noch relativ kostengünstig durchgeführt werden. Eine Beibehaltung der Schutzwirkung nach unterhalb ist aber vor allem bei den größeren Becken kaum noch möglich. Eine Zunahme der Bemessungsniederschläge um 10 % würde in einem Fall bei Beibehaltung des Schutzzieles (Jährlichkeit) bereits zu einer Verdopplung des Rückhaltevolumens, im anderen Fall sogar fast zu einer Vervierfachung führen. Bei Neuplanungen könnten solche Änderungen teilweise noch berücksichtigt werden und würden auch zu einer verhältnismäßig geringen prozentualen Kostenerhöhung führen. Eine Anpassung bestehender Anlagen ist jedoch in diesen Fällen aus ökonomischen Gründen nicht mehr sinnvoll.

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Als Konsequenz müsste eine geringere Schutzwirkung nach unterhalb in Kauf genommen werden oder das bisherige Schutzziel durch ergänzende lokale Hochwasserschutz- maßnahmen in den betroffenen Ortslagen bzw. alternativ durch zusätzliche Hochwasserrückhaltebecken hergestellt werden.

Die Untersuchung der ausgewählten lokalen Hochwasserschutzmaßnahmen ergab, dass Abflusserhöhungen von bis zu ca. 20 % in den meisten Fällen noch innerhalb des vorhandenen Freibords abgeführt werden können. Eine Wiederherstellung des Freibords erfordert eine Erhöhung der Anlagen. Hierzu sind Anpassungsmaßnahmen durchzuführen. Nachträgliche Anpassungen erwiesen sich ab einer Zunahme des Bemessungsabflusses um 15 % bis 20 % als sehr teuer, da sie oftmals den Abbruch der vorhandenen Anlagen und einen Neuaufbau erfordern. Am flexibelsten sind Maßnahmen, wie z.B. Gewässeraufweitungen, da Abflusserhöhungen hier meist zu wesentlich geringeren Wasserstandserhöhungen führen. Die durchgeführten Kostenschätzungen zeigen, dass in den meisten Fällen dieser zusätzliche Lastfall einer Klimaveränderung zu relativ moderaten Kostenerhöhungen geführt hätte, wenn er bereits bei der Planung berücksichtigt und beim Bau entsprechende Vorkehrungen für eine spätere Anpassung getroffen worden wären. Es ist deshalb zu empfehlen, Planungen zukünftig unter dem Aspekt der Klimaveränderung zu prüfen und ggf. diesen Lastfall in die Dimensionierung der Anlagen einzubeziehen.

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SITE VISIT TO FLOOD PROTECTION MEASURES IN THE AREA OF LOWER FRANCONIA: TOWNS OF MILTENBERG, WÖRTH AND WÜRZBURG

Excursion

The Free State of Bavaria, represented by Aschaffenburg water management office (WWA), is designing and building flood protection for the town of Miltenberg am Main in cooperation with the town. Working together with various specialist consultants, a solid protection system will be attractively integrated in the surroundings of this sensitive urban planning area. The redesign of the surrounding area provides long-term urban planning development potential for diverse uses along the River Main without obtrusive flood protection.

The River Main

The flood situation of the Lower Main (Untermain) is determined by the approx. 20,000 km2 catchment area of the River Main and its lateral tributaries. The occurrence of floods during the winter months from October to March is typical of the Main. The development of flood waves is relatively well foreseeable for the Lower Main. Due to the sufficiently long periods between the individual flood levels, there is ample time to adjust to the danger of flooding.

Miltenberg and floods

Miltenberg’s fight against flooding is as old as the town itself. Whereas 160 cubic metres per second usually flow in the 150 metre wide riverbed, again and again, the Main changes into a raging torrent within a few days. At a protective level against a one hundred year flood event aimed for in Bavaria, around 2,400 cubic metres per second rush past the town. The Main foreland and the area of the town are flooded by up to three metres.

The acute danger of flooding in Miltenberg was made all too clear in recent years. In 1993, 1995 and 1998 it was a case of “land under water” in the town and for several weeks normal life was impossible. A particular problem is that even lower high water levels flood the much trafficked through road and therefore cut off the access to the bridge over the Main. The 2 minute trip between the two parts of the town, situated on both sides of the river, then requires a detour of more than 25 kilometres.

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Technical flood protection along the Bavarian Lower Main

Often, for reasons of listed building protection and urban planning, adequate protection is only possible if individual solutions, which are integrated in an overall urban planning concept, are realised. Fixed protection systems up to a one hundred year flood flow of HQ100 are often not possible.

When taking into consideration the urban planning requirements, it is therefore useful for the towns along the Bavarian Lower Main that the advance warning times before the flood peak arrives are sufficiently long. This time can be used to active or set up mobile flood protection systems.

Two design phases

The whole development area, 1,400 metres long in total, can be divided into two large design phases with different requirements:

1. The 900 metre long design phase 1 between the swimming pool and Schulplatz/ Linde, within which the bridge approach road lies, is flooded by up to 2.5 metres during a one hundred year flood event. The particular difficulties in this section are maintaining traffic during flood periods, taking into account the wide Main foreland and use of the areas near the Main. The 1st design phase is already under construction. It is expected to be completed in 2006.

2. For the 500 metre long area of the so-called “Schwarzviertel” or “Black Quarter” (design phase 2), a historic part of the town with a continuous mediaeval façade, the aim is to develop an appropriate protection system for water levels up to 2.0 metres high, which intrudes as little as possible in the urban surroundings and at the same time takes into account the necessary safety requirements. The preliminary urban planning studies have already begun.

Mobiles SYSTEM = Mobile system Permanenter fester Grundschutz = Permanent, fixed basic protection HQ = Flood level

1. Planungsabschnitt = 1st design phase 2. Planungsabschnitt = 2nd design phase „Schwarzviertel“ = “Black Quarter” “Schwimmbad bis Alte Schule” = Swimming pool to Alte Schule”

Flood protection enables urban planning reorganisation

The reorganisation and partial raising of the areas creates footpaths and view-endowed terraces, with parapet walls forming a boundary along the Main. These walls, designed with a variable horizontal alignment, simultaneously form the fixed basic protection. Access roads and paths are retained. They are not closed off by up to 3.50 metre high mobile steel elements until the water level rises.

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The protection system

Following the option analyses, a so-called combined protection system was chosen:

A reinforced concrete wall with sandstone facing forms the fixed basic protection roughly up to the 25 year flood level (around the level of the 1970 flood). If a flood wave approaches, throughways are closed off by so-called stop logs. These enable the frequent floods to be quickly and easily controlled. A mobile stop log system made of steel and aluminium as an attachment on the fixed basic system ensures protection up to a flow of 2,400 m3/sec in the Main. This ensures that the charming view of the town and the links between the Main foreland and old town are not unacceptably destroyed. This combined protection system is made possible by the sufficiently long advance warning periods.

The underground system

As the River Main water level rises, the groundwater level rises too. Wastewater can no longer be discharged. Therefore, the above ground protection wall is not sufficient if a flood occurs, it must be supplemented by an underground protection system. A drainage sewer behind the protection wall collects the rising groundwater during a flood and safely carries it to the Main via a pumping station.

Mobiles System = Mobile system Fels = Rock Abwassersammler = Wastewater collector Drainsammler (mit Pumpwerk) = Drain collector with pumping station Hochwasser = Flood level Stahlbetonwand verkleidet mit Sandstein = Reinforced concrete wall with sandstone facing Untergrundabdichtung (nicht durchgängig) = Underground sealing (not continuous) Gründung auf Bohrpfählen = Foundation on bored piles

100 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Built by the state, maintained by the town

The estimated costs for the first design phase are 13.0 mln. € and 9.5 mln. € for the second design phase.

As the commissioner of the flood protection measures, the Free State of Bavaria is not only responsible for the construction of the system but also for its operation and maintenance. Approaching flood waves require quick action by trained local personnel. The responsibility for the operation and maintenance of the protection facilities, including the pumping stations, was therefore assigned to the town of Miltenberg. The costs incurred for this have been taken into account in the project financing.

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TECHNICAL COMMENTS ON THE WORKSHOP RESULTS

Reinhard F. Schmidtke

Darmstadt Technical University

In this final contribution, conclusions are drawn from the presentations, discussions and written opinions of all workshop participants, for the necessary further developments for the purpose of “best practice”. In line with the intention of the workshop, the German circumstances are subjected to particular scrutiny.

As the workshop primarily relates to the consequences of climate change on flood protection, it is understandable that several participants also point out the problems in other water management areas. For example, the English side noted that in Southeast England the topic of the forecast fall in water resources and the issue of handling this shortage is at last as, if not more important. Due to experiences of extreme flood events in recent years, the sociopolitical focus in Germany, and thus the workshop’s thematic orientation is understandable. If the Bavarian ESPACE partner essentially concentrates on this area and is thus able to provide more in-depth findings for transnational cooperation, this will be viewed as an efficient and purposeful approach within the overall project. The further explanations on the topic of vulnerability are also to be seen under this aspect.

The basic concept of integrated flood management with its three sub-strategies of flood area management, technical infrastructural flood protection and further flood provisions (3 pillars strategy) is generally agreed. It is recognised to be well thought out and balanced, so we must now focus on its practical implementation including consideration of climate change. The workshop participants expressed themselves in varied ways on current state-of-the-art and existing deficits. These observations refer to the content of planning issues, collating and providing information for the necessary communication between the players and die communication strategies themselves, as well as the distribution of powers, organisational circumstances and the experts’ qualifications. This is now summarised in the following. It starts with the critical talks on applying today’s knowledge, in order to then point out the methodological and empirical deficits and the challenges to be overcome.

When present day knowledge is applied to the practical realisation of vulnerability analyses there are obviously substantial deficits. Diverse reasons are given for this. Management’s lack of understanding of the need for comprehensive vulnerability analyses relates less to the hydrological – hydraulic work, i.e. determination of the physical impact on valley areas at risk of flooding and more to the statements on socio-economic, ecological and socio-cultural consequences relevant to decision making.

The demand for “low-budget studies” on these aspects shows that the benefit of this information for the planning, communication and decision-making process is not fully recognised or there is a lack of understanding on how to comprehensively handle it. If it is merely an intention to economically use budget funds, it is counterproductive, as it is saving at the wrong end.

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Low-budget demands however also originate from sole focussing on formal fulfilment of budgetary regulations. If rules of thumb are considered adequate and we allow ourselves to be restricted to monetarily appreciable efficiency benefits, only damage to property and possible value adding losses say; there’s no denying a risk of manipulative over-estimating of economic vulnerability in order to achieve a positive result.

A short account of the harmful effects on justifications for building structural infrastructure with a certain prescribed degree of protection does not satisfy the 3-pillar strategy. In order to optimise integrated floor management according to this concept, the vulnerability analyses must be directed at the information needs of all those involved. For example, the potential major damage (hot spots) must be correctly identified and the true extent of residual risks remaining after infrastructure protective measures have been built must be explained. Equally, it is not very helpful for people wishing to make private provisions, if analyses are performed on the basis of mean values and not on damage functions dependent on water levels (or multiple parameters). It is pointed out that only adequate provision of information and communication can achieve raised awareness of flood risks, necessary for adjustments in behaviour.

Analysis of disaster events is only gradually beginning to establish itself. The general opinion of the aspects is that it must be an indispensable component of each vulnerability analysis. It not only provides information for those who are directly affected but is also the basis for the preparation of realistic alarm and deployment plans as part of disaster protection. In the opinion of the workshop participants similar deficits exist in all the partner countries, which are not only due to a lack of information but also the responsibilities of different institutions and the resulting communication and cooperation weaknesses.

Further, it is pointed out that occasionally vulnerability statements are made without any reference to the probability of occurrence of the flood events causing the damage. The work produced by experts also often contains incorrect or completely wrong calculations of damage expectations. At times it is fully reasonable to doubt the qualification of the planners working in this field. It is deemed even more dubious when this is consciously or unconsciously ignored by administrative controlling functions.

Summarising, the following are considered to be objective stages achievable in the short-term to ensure quality assurance with the practically implementable knowledge available today: Drawing up detailed work instructions and materials with model examples and effective CPD measures but, and above all, the removal of inefficient cost restrictions. This view, strongly related to German conditions, must be seen in a more differentiated way stark on the international scale of the ESPACE partner countries. Developments there have progressed considerably further, so that a comparable study could provide a fruitful knowledge transfer for Germany.

Further methodological developments are considered to be necessary in systematic treatment of the whole network of harmful effects and their assessment. Current considerations are focussed on direct material damage and commercial-industrial value-added losses. This could be called the view of the insurance industry.

More progressive vulnerability analyses divide danger to people into hazard classes. This enables the shifts from higher to lower classes achieved by protective measures to be described in quantitative terms, i.e., changes in physical impact, but not the associated effects for people’s well-being.

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Unlike road traffic safety assessments, society’s willingness to pay would have to be defined, possibly differentiated according to hazard classes, in order to be able to incorporate this into the quantitative balance of protective effects.

Those effects designated as broader harmful effects in Germany include both economic efficiency variables and non-economic effects, which are either not quantified and analytically appraised or elude monetary variables (intangible effects). They are therefore more or less comprehensively dealt with in a verbal argumentative manner. This procedure does not ensure they are rationally included in the decision-making processes with their true importance. In order to achieve this, in England a multi-dimensional utility value analytical approach is used, which in a points system gives economic efficiency the same weighting as the well-being of people and the environmental aspects together. Further development of such a procedure is primarily initiated for two reasons.

On the one hand the intention is to have a procedure which can optimise flood protection to be provided by structural infrastructure. In the current English economic efficiency considerations, this is achieved by means of the incremental cost-benefit ratio, i.e. on the basis of a comparison of limit costs and limit benefits. On the other, with increasing shortage of budget appropriations for state funding, there is a need to prioritise the measures to be subsidised. Basing such ranking of projects solely with respect to vulnerability aspects of monetarily assessable material damage and value added losses by no means satisfies flood protection objectives. The demand for a multi-criteria assessment method is therefore particularly important.

Vulnerability analyses are required at different hierarchical planning and decision-making levels. In Germany a micro and a mesoscale approach have been developed. The latter is a suitable method for drawing up state-wide and nationwide general plans and river basin related flood action plans. More detailed exchange of experience with the partners and responsible institutions in the individual countries would be very useful to achieve improvements.

All those involved complained of the lack of empirical data on flood damage. Resilient statistical damage functions could be compiled for most land uses, which could be standardised, which would make the performance of quality assured vulnerability analyses considerably more cost efficient. However, due to the different specific circumstances, this is only possible at the level of the respective country.

To do this, the data would have to be collected according to a uniform pattern, archived and maintained in a central database and made available for collective use. If anonymously placed in such a data pool, the information about benefits (objects) to be individually examined in each project, due to their particular features, for their damage would also open up valuable opportunities for comparison. With the setting up of the Flood Hazard Research Centre at the end of the 1960s, England adopted an exemplary course, which still has no parallel in Germany.

Overall, it was established that comprehensive vulnerability studies, not only taking physical impacts into account, are an absolute necessity for solving flood problems. Despite the methodological and empirical deficits outlined with respect to socio-economic, ecological and socio-cultural validity, rigorous implementation of the knowledge currently available ensures the provision of information which contributes to a substantial improvement in the rational procedure used in planning, communication and decision-making processes.

104 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Integrated flood management on the basis of the 3 pillars strategy cannot be realised without deploying this instrument.

There are differences between the development level reached by the ESPACE partner countries and the respective instruments deployed. Looking into this within the scope of transnational cooperation is very promising. The workshop participants agree however that successful knowledge transfer can only be achieved through close cooperation between the respective experts involved. The workshop laid a foundation for this, by giving an insight into the situation that exists in Germany and the line of thought to achieve further developments. Joint consideration of deficits and challenges is a good way to achieve specific improvements.

The two Bavarian case studies, which focus on the effects of climate change on vulnerability and the resulting flood protection action needed, are also seen in this context. With their objective of demonstrating best practice, they have a pilot character. The general opinion is that dealing with challenging, specific planning problems in cooperation with science, administrative bodies, engineering consultants, project sponsors and other parties involved is the best way to achieve relevant, practical progress. The Bavarian approach in the ESPACE project is therefore particularly welcome.

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FACHKOMMENTAR ZU DEN WORKSHOP-BEITRÄGEN

Reinhard F. Schmidtke

Technische Universität Darmstadt

Aus den Präsentationen, Diskussionen und bei allen Workshopteilnehmern schriftlich abgefragten Meinungen sollen in diesem abschließenden Fachkommentar aus wissenschaftlicher Sicht Schlussfolgerungen für die notwendigen Weiterentwicklungen im Sinne von „best practice“ gezogen werden. Der Intention des Workshops folgend werden hierbei insbesondere die bisherigen deutschen Gegebenheiten kritisch beleuchtet und Empfehlungen ausgesprochen.

Da der Workshop sich vornehmlich mit den Konsequenzen der Klimaänderung auf den Hochwasserschutz befasste, ist es verständlich, dass einige Teilnehmer auch auf die Probleme in anderen wasserwirtschaftlichen Bereichen hinweisen. So wird von englischer Seite konstatiert, dass in Südostengland der Thematik der prognostizierten Abnahme des Wasserdargebots und der Frage des Umgangs mit dieser Verknappung mindestens die gleiche, wenn nicht sogar eine höhere Bedeutung zukommt. Aufgrund der Erfahrungen aus extremen Hochwasserereignissen der letzten Jahre ist jedoch die gesellschaftspolitische Schwerpunktsetzung in Deutschland und damit auch die thematische Workshopausrichtung verständlich. Wenn sich der bayerische ESPACE-Partner im wesentlichen auf dieses Gebiet konzentriert und damit vertiefte Erkenntnisse für die transnationale Zusammenarbeit bereitstellen kann, wird das als eine effiziente und zielführende Vorgehensweise im Gesamtprojekt gesehen. Unter diesem Aspekt sind die weiteren Darlegungen zur Vulnerabilitätsthematik zu betrachten.

Es besteht allgemeines Einvernehmen über das Grundkonzept eines integrierten Hochwassermanagements mit seinen drei Teilstrategien des Hochwasser-Flächenmanage- ments, des technisch-infrastrukturellen Hochwasserschutzes und der weitergehenden Hoch- wasservorsorge (3-Säulen-Strategie). Es wird als ausgereift anerkannt, so dass der Fokus nun- mehr auf der praktischen Umsetzung unter Einbeziehung der Klimaveränderung liegen muss. Über den derzeitigen State-of-the-art und die vorhandenen Defizite haben sich die Work- shopteilnehmer in vielfältiger Weise geäußert. Diese Feststellungen beziehen sich auf inhalt- liche Planungsfragen, Informationserarbeitung und –bereitstellung für die notwendige Kom- munikation zwischen den Akteuren und die Kommunikationsstrategien selbst, aber auch auf Kompetenzverteilungen, organisatorische Gegebenheiten und die Qualifikation der Fachleute. Dies soll nun zusammenfassend dargelegt werden. Ausgegangen wird dabei von den kritischen Beiträgen zur Anwendung des heutigen Wissensstands, um dann die methodischen und empirischen Defizite und die zu meisternden Herausforderungen aufzuzeigen.

Bei der Anwendung des heutigen Wissens in der praktischen Durchführung von Vulnerabili- tätsanalysen bestehen offensichtlich erhebliche Defizite. Dafür werden vielfältige Gründe genannt. Mangelndes Verständnis im Management für die Notwendigkeit umfassender Vulnerabilitätsanalysen bezieht sich danach weniger auf die hydrologisch-hydraulischen Arbeiten, d.h. die Ermittlung der physischen Betroffenheit hochwassergefährdeter Talräume als vielmehr auf die Ermittlung und Kommunikation von entscheidungsrelevanten Aussagen über die sozio-ökonomischen, ökologischen und sozio-kulturellen Konsequenzen.

106 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

Das bisher im allgemeinen übliche Vorgehen mit diesbezüglichen „Low-budget-Studien“ zeigt, dass der Nutzen dieser Informationen für den Planungs-, Kommunikations- und Entscheidungsprozess noch nicht in vollem Umfang erkannt ist. Wenn es allein um die Intention eines sparsamen Umgangs mit Haushaltsmitteln geht, ist dies als kontraproduktiv einzustufen, da es vielfach ein Sparen am falschen Ende darstellen könnte. Low-budget- Forderungen haben aber auch ihren Ursprung in der Fokussierung auf die formale Erfüllung haushaltsrechtlicher Vorschriften. Wenn dabei noch "Daumenpeilungen" als ausreichend erachtet werden und eine Einschränkung auf monetär abschätzbare Effizienznutzen erfolgt, wie etwa lediglich auf Vermögensschäden und eventuell Wertschöpfungsverluste; ist die Gefahr einer gestalterischen Überschätzung der ökonomischen Vulnerabilität zur Erzielung eines positiven Ergebnisses nicht von der Hand zu weisen.

Eine verkürzte Darstellung der Schadwirkungen auf Rechtfertigungsgründe für die Errichtung bautechnischer Infrastruktur mit bestimmtem vorgegebenem Schutzgrad wird der 3-Säulen- Strategie nicht gerecht. Zur Optimierung des integrierten Hochwassermanagements nach diesem Konzept sind die Vulnerabilitätsanalysen auf die Informationsbedürfnisse aller daran Beteiligter auszurichten. Beispielsweise müssen die Großschadenspotenziale (hot spots) richtig erkannt oder die nach Errichtung von infrastrukturellen Schutzmaßnahmen verbleiben- den Gefährdungen in ihrem wahren Ausmaß dargestellt werden. Ebenso ist es für den Bereich der Eigenvorsorge wenig hilfreich, wenn Analysen auf der Basis von Mittelwerten und nicht auf einer von wasserstandsabhängigen (oder mehrparametrigen) Schadensfunktionen durchgeführt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur über eine adäquate Informations- bereitstellung und Kommunikation eine der Hochwassergefährdung gerecht werdende Bewusstseinsbildung erfolgen kann, die Voraussetzung für angepasste Verhaltensweisen ist.

Die Analyse von Katastrophenszenarien beginnt sich erst allmählich zu etablieren. Nach allgemeiner Ansicht der Fachleute muss sie ein unverzichtbarer Bestandteil jeder Vulnerabilitätsanalyse sein. Sie liefert nicht nur Informationen für die unmittelbar Betroffenen sondern ist Grundlage für die Aufstellung realistischer Alarm- und Einsatzpläne im Rahmen des Katastrophenschutzes. Nach den Äußerungen der Workshopteilnehmer bestehen wohl in allen Partnerländern ähnliche Defizite, die nicht nur auf Informationsmangel zurückzuführen sind, sondern auch auf Zuständigkeiten unterschiedlicher Institutionen und daraus resultierenden Kommunikations- und Kooperationsschwächen.

Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass mitunter Vulnerabilitätsaussagen ohne Bezug zu den Eintrittswahrscheinlichkeiten der schadenerzeugenden Hochwasserereignisse gemacht werden. In den fachtechnischen Ausarbeitungen zur Planung von Schutzmaßnahmen finden sich auch fehlerhafte oder gänzlich falsche Berechnungen von Schadenserwartungen. Punktuell lässt sich hieran die bemängelte Qualifikation von auf diesem Gebiet tätigen Planern festmachen. Als bedenklich wird es auch angesehen, wenn im Rahmen des Controllings darüber bewusst oder unbewusst hinweg gegangen würde.

Zusammenfassend werden zur Qualitätssicherung auf dem heute praktisch umsetzbaren Wissensstand als kurzfristig erreichbare Zieletappen angesehen: Ausarbeitung detaillierter Arbeitsanleitungen und -materialien mit Musterbeispielen und greifende Fortbildungs- maßnahmen. Diese stark auf deutsche Verhältnisse bezogene Sichtweise muss im internationalen Maßstab der ESPACE-Partnerländer differenzierter betrachtet werden. Dort sind die Entwicklungen wohl wesentlich weiter fortgeschritten, so dass eine vergleichende Studie einen für Deutschland befruchtenden Wissenstransfer mit sich bringen könnte.

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Methodisch notwendige Weiterentwicklungen werden zunächst in der systematischen Aufbereitung der Schadwirkungen in ihrer gesamten Vernetzung und deren Bewertung gesehen. Im Zentrum der heutigen Betrachtungen stehen die unmittelbaren Vermögens- schäden und die gewerblich-industriellen Wertschöpfungsverluste. Man kann das als die Blickrichtung der Versicherungswirtschaft bezeichnen.

Was die Personengefährdung betrifft wird in fortschrittlicheren Vulnerabilitätsanalysen eine Einteilung in Gefährdungsklassen vorgenommen. Damit lassen sich zwar die durch Schutzmaßnahmen erreichbaren Verschiebungen von höheren in niedrigere Klassen quantitativ beschreiben, d. h., die Veränderungen in der physischen Betroffenheit, aber nicht die damit einhergehenden Effekte für das Wohlbefinden der Menschen. Anders als bei der Bewertung der Verkehrssicherheit im Straßenwesen müsste hier eine gesellschaftliche Zahlungsbereitschaft, etwa differenziert nach Gefährdungsklassen, festgelegt werden, um eine Einbeziehung in die quantitative Bilanz der Schutzwirkungen zu erreichen.

Die in Deutschland als weitergehende Schadwirkungen bezeichneten Effekte umfassen sowohl ökonomische Effizienzgrößen als auch außerökonomische Wirkungen, die entweder nicht quantifiziert und analytisch bewertet werden oder sich dem in monetären Größen ent- ziehen (intangible Effekte). Sie werden daher mehr oder weniger umfassend verbal-argumen- tativ gewürdigt. Mit diesem Vorgehen ist nicht gewährleistet, dass sie rational ihrem Stellen- wert entsprechend in die Entscheidungsfindungen eingehen. Um dem gerecht zu werden, wird in England ein mehrdimensionaler nutzwertanalytischer Ansatz verwendet, der in einem Punktesystem der ökonomischen Effizienz die gleiche Gewichtung einräumt, wie dem Wohlbefinden der Menschen und den Umweltaspekten gemeinsam. Die Weiterentwicklung eines solchen Vorgehens für Deutschland wäre aus vornehmlich zwei Gründen veranlasst.

Zum einen geht es darum, ein Verfahren zu besitzen, mit welchem man den durch bautechnische Infrastruktur bereitzustellenden Hochwasserschutz optimieren kann. In den derzeitigen englischen Betrachtungen zur ökonomischen Effizienz geschieht dies mittels des inkrementalen Nutzen-Kosten-Verhältnisses, also auf der Basis eines Vergleichs von Grenzkosten und Grenznutzen. Zum anderen zeigt sich mit zunehmender Verknappung der Haushaltsmittel für staatliche Zuwendungen die Notwendigkeit zur Priorisierung der zu fördernden Maßnahmen. Eine solche Rangreihung von Projekten allein auf Vulnerabilitäts- aspekte von monetär bewertbaren Vermögensschäden und Wertschöpfungsverlusten abzustellen, wird den Zielsetzungen des Hochwasserschutzes nicht in ausreichender Weise gerecht. Der Forderung nach einem multikriteriellen Bewertungsverfahren kommt daher eine besondere Bedeutung zu.

Vulnerabilitätsanalysen werden auf verschiedenen hierarchischen Planungs- und Entscheidungsebenen benötigt. In Deutschland sind dafür ein mikro- und ein mesoskaliger Ansatz entwickelt worden. Letzterer ist für die Ausarbeitung landesweiter Generalpläne und flussgebietsbezogener Hochwasseraktionspläne ein geeignetes Vorgehen. Um hier Verbesserungen zu erreichen, wäre ein detaillierter Erfahrungsaustausch mit den Partnern bzw. den in den einzelnen Ländern dafür zuständigen Institutionen sehr nützlich.

Ein allseits beklagtes Defizit stellt der Mangel an empirischen Daten über Hochwas- serschäden dar. Für einen Großteil von Landnutzungen, die sich standardisieren lassen, könnten belastbare statistische Schadensfunktionen aufgestellte werden, was die Durchführung von qualitätsgesicherten Vulnerabilitätsanalysen wesentlich kosteneffizienter machen würde. Allerdings ist dies wegen der unterschiedlichen spezifischen Gegebenheiten nur auf der Ebene des jeweiligen Landes möglich.

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Dazu müssten die Daten nach einem einheitlichen Muster erhoben, in einer zentralen Datenbank archiviert und gepflegt und zur kollektiven Verwendung bereit gestellt werden. Die Informationen über die in jedem Projekt wegen ihrer Besonderheit einzeln auf Schadenanfälligkeit zu untersuchenden Nutzungen (Objekte) würden bei anonymisierter Einstellung in einen solchen Datenpool ebenfalls wertvolle Vergleichsmöglichkeiten eröffnen. Mit der Einrichtung des Flood Hazard Research Centre Ende der 1960er Jahre hat England einen vorbildlichen Weg eingeschlagen, der in Deutschland bis dato keine Entsprechung gefunden hat.

Insgesamt wird festgestellt, dass umfassende, nicht nur die physische Betroffenheit betrachtende Vulnerabilitätsuntersuchungen bei der Lösung von Hochwasserschutz- problemen eine zwingende Notwendigkeit darstellen müssten. Eine konsequente Umsetzung des heute vorhandenen Wissens gewährleistet trotz der aufgezeigten methodischen und empirischen Defizite im Bereich der sozio-ökonomischen, ökologischen und sozio-kulturellen Aussagekraft eine Informationsbereitstellung, die zu einer wesentlichen Verbesserung des rationalen Vorgehens in den Planungs-, Kommunikations- und Entscheidungsprozessen beiträgt. Das integrierte Hochwassermanagement auf der Basis der 3-Säulen-Strategie ist ohne den Einsatz dieses Instrumentariums nicht umsetzbar.

Der Entwicklungsstand in den ESPACE-Partnerländern und die jeweils eingesetzten Instrumente zeigen Unterschiede auf. Die Befassung damit im Rahmen der transnationalen Kooperation ist vielversprechend. Die Teilnehmer am Workshop sind sich aber darüber einig, dass ein erfolgreicher Wissenstransfer nur über eine enge Zusammenarbeit der jeweils involvierten Fachleute möglich ist. Der Workshop habe dazu ein Fundament gelegt, in dem er einen Einblick in die in Deutschland vorhandene Situation und die Denkrichtung zu notwendigen Weiterentwicklungen aufgezeigt hat. Die gemeinsame Betrachtung von Defiziten und Herausforderungen sei ein guter Weg, um konkret über das Vorhaben ESPACE zu allgemeinen Verbesserungen im Planungsprozess zu gelangen.

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SUMMARY AND OUTLOOK

Hans Weber

Bavarian State Department of the Environment

Based on the latest information from the climatologists the question increasingly has to be asked as to what consequences the climatic change in Europe, which has already begun, is going to have and regarding the form in which we can today begin to develop adaptation strategies: early consideration of such matters in area development plans can help to soften the disadvantageous effects of the climatic change. An important prerequisite for this is a broader public awareness of the challenges that the climatic change represents for our society. To this end, the trans-national Project ESPACE intends to develop recommendations for actions to be taken. The climatic change will have effects upon a variety of socio-economical sectors. Conditioned by the more frequent occurrences of major floods in the Central European area, the public discussion has at first been particularly concentrated on the possible connection between climatic change and increased flooding activity. In order to incorporate this aspect in the conception and planning of new flood protection measures, a state-wide “climatic change surcharge” at a flat-rate of 15% for the important assessment factor HQ100 was introduced for precautionary reasons in Bavaria in the year 2004 as a first step. An important role in this connection is played by case studies, on the basis of which the effects of the climatic change are to be dealt with exemplarily in the course of current development planning and thereby the security or vulnerability of water management systems inspected methodically. In the context of ESPACE the catchment area of the Fränkischen (=Franconian) Saale was taken as the Bavarian case-study. Starting out from the various climatic scenarios the resulting potential damage is analysed here and the effects thereof upon the effectiveness of suitable protective measures. From a Bavarian point of view, the methodical realisation of competent vulnerability studies taking into account trans-national experiences in the water management planning process are of particular interest. The State Department for the Environment has therefore organised within the context of the Interreg IIIB-project ESPACE the workshop "Climatic Change and Vulnerability”, with inter- national orientation. The report submitted summarises the relevant expert contributions in written form. The concept "Vulnerability" describes here the susceptibility of water manage- ment systems to the effects of global climatic change. With the aid of examples from research and (expert) administration the manifold risks of damage, which are to be expected in this field as a result of climatic change have been elaborated upon in exemplary fashion. Here it could be made clear that, despite existing uncertainties, it is already today imperative that the climatic change should be taken into account by means of appropriate adaptation measures. Thanks to the model nature of the ascertainment of the fundamental data, the assessment of the corresponding risks of damage, the adaptation of planning measures as well as a risk- communication strategy orientated towards the target groups, the ESPACE-case study "Fränkische Saale" is, on the whole, of an exemplary character for the processing of river area related aspects of climatic change. The knowledge so gained in dealing with the subject of "Vulnerability" can thus deliver important knowledge of trans-national relevance for the ESPACE project, and hopefully also above and beyond the scope of that project.

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ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK

Hans Weber

Bayerisches Landesamt für Umwelt

Ausgehend vom Kenntnisstand der Klimaforschung stellt sich zunehmend die Frage, welche Folgen der bereits begonnene Klimawandel in Europa haben wird und in welcher Form schon heute Anpassungsstrategien entwickelt werden können: Eine frühzeitige Berücksichtigung in räumlichen Planungen kann helfen, nachteilige Auswirkungen des Klimawandels abzumildern. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist auch ein breiteres öffentliches Bewusstsein gegenüber den Herausforderungen, die der Klimawandel für unsere Gesellschaft bedeutet. Hierzu will das transnationale Projekt ESPACE Handlungsempfehlungen entwickeln. Der Klimawandel wird in unterschiedlichen sozioökonomischen Sektoren Auswirkungen haben. Bedingt durch das gehäufte Auftreten großer Hochwässer im mitteleuropäischen Raum hat sich die öffentliche Diskussion zunächst besonders auf den möglichen Zusammenhang von Klimawandel und Hochwasserverschärfung konzentriert. Um diesen Aspekt in die Konzeption und Planung neuer Hochwasserschutzmaßnahmen einzubeziehen, wurde in Bayern im Jahr 2004 aus Vorsorgegründen als erste Maßnahme ein landesweiter "Klimaänderungszuschlag" von pauschal 15% für die wichtige Bemessungsgröße HQ100 eingeführt. Eine besondere Rolle spielen in diesem Zusammenhang auch Fallstudien, mit denen modell- haft die Auswirkungen des Klimawandels in laufenden räumlichen Planungen behandelt und dabei auch methodisch die Sicherheit bzw. die Anfälligkeit wasserwirtschaftlicher Systeme untersucht werden sollen. Im Rahmen von ESPACE wird das Einzugsgebiet der Fränkischen Saale als bayerische Fallstudie bearbeitet. Ausgehend von den Klimaszenarien werden hier die resultierenden Schadenspotentiale analysiert und deren Auswirkungen auf die Wirtschaftlich- keit geeigneter Schutzmaßnahmen betrachtet. Aus bayerischer Sicht ist dabei besonders die methodische Umsetzung fachgerechter Vulnerabilitätsuntersuchungen unter Einbeziehung transnationaler Erfahrungen im wasserwirtschaftlichen Planungsprozess von Interesse. Das Landesamt für Umwelt hat deshalb im Rahmen des Interreg IIIB-Vorhabens ESPACE den Workshop "Klimawandel und Vulnerabilität" mit internationaler Ausrichtung organisiert. Der vorliegende Bericht fasst die entsprechenden Fachbeiträge in schriftlicher Form zusammen. Der Begriff "Vulnerabilität" beschreibt hier die Verletzbarkeit wasserwirtschaftlicher Systeme gegenüber den Auswirkungen des globalen Klimawandels. Anhand von Beispielen aus Forschung und (Fach)Verwaltung wurden die vielfältigen Schadensrisiken, die durch den Klimawandel in diesem Bereich zu erwarten sind, exemplarisch herausgearbeitet. Dabei konnte verdeutlicht werden, dass trotz bestehender Unsicherheiten eine Berücksichtigung des Klimawandels durch geeignete Anpassungsmaßnahmen bereits heute unerlässlich ist. Mit der modellhaften Erhebung der Grundlagendaten, der Beurteilung der entsprechenden Schadensrisiken, der Anpassung von Planungsmaßnahmen sowie einer zielgruppen- orientierten Risikokommunikation hat die ESPACE-Fallstudie "Fränkische Saale" insgesamt Vorbildcharakter für die Bearbeitung flussgebietsbezogener Aspekte des Klimawandels. Die so gewonnenen Erkenntnisse im Umgang mit dem Thema "Vulnerabilität" können damit wichtige, transnational nutzbare Erkenntnisse für das Vorhaben ESPACE und hoffentlich auch darüber hinaus liefern.

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APPENDIX / ANHANG

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Workshop Programme

ESPACE WORKSHOP CLIMATE CHANGE AND VULNERABILITY Meeting place: " Direktion für Ländliche Entwicklung (DLE) " (Regional Head office for Rural Development) Zellerstr. 40, Würzburg Time: October 11, 2004

Program

Sunday, October 10, 2004 19:00 Sightseeing walk and dinner for already arrived participants (facultative)

Monday, October 11, 2004 From 8:15 Registration

8:30 –8:45 Welcome addresses Dipl.-Ing. Rolf Richter President of the Head office for Rural Development Dipl.-Ing. Michael Becker Vice President of the Bavarian Water Management Agency (BLfW), Munich

Session 1: Basic Views Session Chair: Dipl.-Ing. Hans Weber, BLfW, München 8:45 – 9:10 Hazards, risks and vulnerabilities in an changing environment Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Janos J. Bogardi Director of the Institute for Environment and Human Security (UNU-EHS) at the United Nations University, Bonn

9:10 – 9:35 Vulnerability analysis and spatial planning for adaptation strategies to climate change Carlo Lavalle Joint Research Centre of the European Commission (JRC ), ISPRA, Italy

9:35 - 10:00 Vulnerability analyses in water resource planning – Positioning and methodological outline Prof. Dr.-Ing. Reinhard F. Schmidtke Technical University of Darmstadt, Darmstadt

10:00 – 10:15 Discussion 10:15– 10:30 Coffee break

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Session 2: Approaches and Methods Session Chair: Dipl.-Ing. Michael Becker, BLfW, München

10:30 –10:50 Simulation of the physical impacts to space- and land users in the framework of the EU-Project FLOWS Prof. Dr.-Ing. Erik Pasche Technical University Hamburg-Harburg , Harburg 10:50 -11:10 Socio-economic vulnerability assessment Dr. Walter Pflügner Ing. Consultant PlanEval, München 11:10 – 11:30 Damage to private households and companies by the floods in 2002, Results of a stakeholders´ survey Dr. Heidi Kreibich GeoResearchCenter Potsdam (GFZ), Potsdam 11:30 – 11:50 Climate change and natural hazards: Awareness and communication Dr. Klaus Wagner Technical University Munich, Freising 11:50 – 12:10 Preventive flood protection in the framework of the EU-Project FLOODSCAPE Dipl.-Ing. Andreas Weiß University of Kassel 12:10 – 12:30 Discussion 12:30 - 13:45 Lunch Session3: Case studies Session Chair: Dipl.-Ing. Karl Schindele, StMUGV, München 13.45 –14:05 Socio-economic and ecological impacts of climate change to the urbanized region of Berlin – Results of the BMBF project GLOWA Elbe Dipl.-Math. Claudia Rachimow Federal Institute of Hydrology, Koblenz 14:05 - 14:25 Improvement of flood protection for the city of Bayreuth in consideration of climate change Dipl.- Ing. Reinhard Kestler Water Resource Management Office Bayreuth, Bayreuth 14:25 - 14:45 Flood protection along the Fränkische Saale River taking into account climate change Dipl.-Ing. Leonard Rosentritt Water Resource Management Office Schweinfurt, Schweinfurt

114 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11th October 2004 (Würzburg)

14:45 - 15:05 Adaptation options for infrastuctural flood protection schemes Dipl.-Ing. Joachim Wald Wald + Corbe Consultant, Hügelsheim 15:05 - 15:20 Discussion 15:20 - 15:45 Coffee break Session 4: State of the art and necessary development work Session Chair: Prof. Dr.- Ing. Reinhard F. Schmidtke, TU Darmstadt 15:45 –17:30 Statements of the ESPACE-Partners to the sector vulnerability 17:30 –17:50 Individual documentation of findings and recommendations 17:50 –18:00 Final discussion 19:00 Common Dinner (facultativ)

Tuesday, October 12, 2004

Excursion 8:15 Departure for excursion 8:30 – 12:30 Site visit to flood protection measures in the area of Lower Franconia Towns of Miltenberg, Wörth and Würzburg 12:30 Lunch 15.00 Arrival at Würzburg (End of the ESPACE - meeting

115 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11.10.2004 (Würzburg)

List of participants

Name Organisation Kürzel Strasse Ort Land Bayerisches Landesamt für Michael Becker LfW Lazarettstr. 67 80636 München D Wasserwirtschaft Dr. Thomas Bayerisches Landesamt für LfW Lazarettstr. 67 80636 München D Beckmann Wasserwirtschaft Winchester Doogie Black Hampshire County Council HCC The Castle UK SO23 8UD Universität der United UNU- Joern Birkmann Goerresstr. 15 53113 Bonn D Nations EHS Prof. Dr. Janos J. Universität der United UNU- Goerresstr. 15 53113 Bonn D Bogardi Nations EHS Winchester Bryan Boult Hampshire County Council HCC The Castle UK SO23 8UD Kingston upon James Crash Surrey County Council SCC County Hall UK Thames KT1 2DY South East England Regional Berkeley House, Guildford Joanna Cleasby SEERA UK Assembly Cross Lanes GU1 1 UN Dr. Bernd Dietzer Deutscher Wetterdienst DWD Kaiserleistr. 44 63067 Offenbach D South East Climate Change Berkeley House, Guildford Mark Goldthorpe SECCP UK Partnership Cross Lanes GU1 1 UN Wasserwirtschaftsamt WWA Michael Knüpfel Tiepolostr. 6 97070 Würzburg D Würzburg Wü Bernd Landesanstalt für Umwelt- LfU - Benzstr. 5 76185 Karlsruhe D Katzenberger schutz Baden-Würthemberg BWL Wasserwirtschaftsamt Reinhard Kestler WWA BT Wilhelminenstr.2 95444 Bayreuth D Bayreuth Geo-Forschungs-Zentrum Telegrafenberg Dr. Heidi Kreibich GFZ 14473 Potsdam D Potsdam Sektion 5.4 Prof. Dr. Carlo Joint Research Centre of the JCR Via Fermi I 21020 Ispra (VA) I Lavalle European Commission Winchester Chitra Nadarjah Hampshire County Council HCC The Castle UK SO23 8UD Prof. Dr. Erik Technische Universität Denickestr. 22 21073 Hamburg D Pasche Hamburg-Harburg Dr. Walter PlanEVAL Nusselstr. 2 81245 München D Pflügner West Sussex Abbey Pulham West Sussex County Council WSCC West Street UK PO19 1RQ Bundesanstalt für Claudia Rachimow BfG Postfach 200253 56002 Koblenz D Gewässerkunde Tim Reeder Environment Agency EA Kings Meadow Road Reading RG1 8DQ UK Wasserwirtschaftsamt WWA Leonard Rosentritt Alte Bahnhofstr. 29 97422 Schweinfurt D Schweinfurt SW Bayer. Staatsministerium für Karl Schindele Umwelt, Gesundheit u. StMUGV Rosenkavaliersplatz 2 81925 München D Verbraucherschutz Prof. Dr. Reinhard Technische Universität Rundeturmstr.1 64283 Darmstadt D F. Schmidtke Darmstadt Landesanstalt für Umwelt- LfU - Helmut Straub Benzstr. 5 76185 Karlsruhe D schutz Baden-Württemberg BWL Ministerium für Umwelt und STMUV Hansjörg Strähle Postfach 10 34 39 70029 Stuttgart D Verkehr Baden-Württemberg B-W Andreas Weiß Universität Kassel Kurt-Wolters-Str. 3 34125 Kassel D

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Bayerisches Landesamt für Hans Weber LfW Lazarettstr. 67 80636 München D Wasserwirtschaft Technische Universität Klaus Wagner TUM Am Hochanger 13 85354 Freising D München Wald und Corbe Joachim Wald Am Hecklehamm 18 76549 Hügelsheim D Beratende Ingenieure West Sussex Tim Yair West Sussex County Council WSSC West Street UK PO19 1RQ Eric Kuindersma Waterschap Rivierenland WSRL Postbus 599 4000 AN Tiel NL Dr. Kai Gerlinger Ing. Büro Dr. Karl Ludwig Herrenstr. 14 76133 Karlsruhe D Klaus Huppmann Regierung von Unterfranken Peterplatz 9 97070 Würzburg D Paul Kruck Regierung von Unterfranken Peterplatz 9 97070 Würzburg D Heribert Wasserwirtschaftsamt 63743 WWA AB Würzburger Str. 45 D Januszewski Aschaffenburg Aschaffenburg

117 ESPACE Workshop Climate Change and Vulnerability - 11.10.2004 (Würzburg)

List of ESPACE partners' statements (on CD)

1. James Crask Surrey County Council Surrey Alert.info

2. Doogie Black Hampshire County Council Behavioural Research: Climate Change Communication and Stakeholder Involvement

3. Mark Goldthorpe South East Climate Change Partnership Communicating climate change vulnerability for South East England

4. Jo Cleasby South East England Regional Assembly Regional Planning Policy

5. Tim Reeder Environment Agency ESPACE and the Thames Estuary

6. Eric Kuindersma Water Board Rivierenlan Wonderful Water -Worthy Wor

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Contents of the CD- ROM

1. This Workshop Report

2. Presentations as Powerpoint files

2.1 J. J. Bogardi and J.Birkmann, Hazards, risks and vulnerabilities in an changing environment 2.2. C. Lavalle, Vulnerability analysis and spatial planning for adaptation strategies to climate change 2.3 R. F. Schmidtke, Vulnerability analyses in water management planning – Positioning and methodological outline 2.4 E. Pasche, EU-Projekts FLOWS (Simulation of the physical impacts to space- and land users in the framework of the EU-Project FLOWS) 2.5 W. Pflügner, Assessment of socioeconomic vulnerability to flood hazards: conceptual framework, methodology, application 2.6 H. Kreibich, Damage to private households and companies by the floods in 2002 - Results of a stakeholders´ survey 2.7 K. Wagner, Climate change and natural hazards: Awareness and communication 2.8 K. Röttcher, FLOODSCAPE (Preventive flood protection in the frameworkof the EU- Project FLOODSCAPE) 2.9 C. Rachimow, Socio-economic and ecological impacts of climate change to the urbanized region of Berlin - Results of the BMBF- project GLOWA Elbe 2.10 R. Kestler, Improvement of the flood protection of the City of Bayreuth against the background of climate change 2.11 L. Rosentritt, Flood protection the catchment of the River Fränkische Saale in consideration of climate change 2.12. J. Wald, Possibilities for adjusting infrastructural flood protection measures 2.13 Wasserwirtschaftsamt Aschaffenburg, Floodprotection of Miltenberg, Wörth and Würzburg

3. Statements of the ESPACE Partners 3.1 James Crask, Surrey County Council, Surrey Alert.info 3.2 Doogie Black, Hampshire County Council, Behavioural Research: Climate Change Communication and Stakeholder Involvement 3.3 Mark Goldthorpe, South East Climate Change Partnership, Communicating climate change vulnerability for South East England 3.4 Jo Cleasby, South East England Regional Assembly, Regional Planning Policy 3.5 Tim Reeder, Environment Agency, ESPACE & The Thames Estuary 3.6 Eric Kuindersma, Water Board Rivierenlan,Wonderful Water -Worthy Work

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