GIS und Fuzzy Logic für die Klimawandelfolgeabschätzung Beurteilung der Klimasensitivität von Naturgefahren Peter Mani 8. Juni 2016

geo7 in ein paar Worten Geowissenschaftliches Büro Team von 16 MitarbeiterInnen 6 Geschäftsfelder

Ausgangslage Guttannen 2005, Quelle: NAGEF

Projektrahmen Auftraggeber: Bundesamt für Umwelt BAFU Fragestellung: Auswirkungen des Klimawandels auf die Naturgefahren. Wo? Wie stark? Vorgaben: Räumlich differenzierte Beurteilung der Auswirkungen des Klimawandels auf die Naturgefahrenprozesse Bearbeitung ganze Schweiz Einheitliche, nachvollziehbare Methodik Verwendung der modellierten Gefahrengebieten aus SilvaProtect-CH (Schutzwaldhinweiskarte Schweiz), ergänzt mit weiteren Daten Projektdauer: 2008 – 2015 Begleitung durch wissenschaftliches Fachgremium Datengrundlage: Gefahrengebieten, die im Rahmen der Arbeiten für die Schutzwaldhinweiskarte SilvaProtect-CH erarbeitet wurden, ergänzt mit weiteren Daten

Prozesse Stein- und Blockschlag Felssturz Lawinen Flachgründige Rutschungen Wildbach Wildfluss Quelle: Baudirektion Uri Quelle: Tagesanzeiger Quelle: SLF Quelle: PLANAT Quelle: NAGEF Quelle: NAGEF

Prozessflächen Naturgefahren Methodisches Konzept Klimaszenarien Prozessflächen Naturgefahren Datenanalysen GIS Fuzzy Logic Bewertungsregeln Literatur Expertenwissen Resultate

Klimaszenarien Ableitung aus CH2011 Temperatur Niederschlag Schnee Gletscher

Bewertungsregeln Höhe Exposition Exposition Höhe Frostwechseltage Südsektor > 3100 + 2100 – 3100 +/- < 2100 - Nordsektor > 2100 1100 – 2100 < 1100 Höhe Exposition

Umsetzung in Fuzzy Logic

Fuzzy Logic konkret 1. (Exposition==Nordsektor1) & (Höhe==tief) => (frostwechsel=abnehmend) (1) 2. (Exposition==Nordsektor2) & (Höhe==tief) => (frostwechsel=abnehmend) (1) 3. (Exposition==Nordsektor1) & (Höhe==mittel) => (frostwechsel=unverändert) (1) 4. (Exposition==Nordsektor2) & (Höhe==mittel) => (frostwechsel=unverändert) (1) 5. (Exposition==Nordsektor1) & (Höhe==hoch) => (frostwechsel=zunehmend) (1) 6. (Exposition==Nordsektor2) & (Höhe==hoch) => (frostwechsel=zunehmend) (1) 7. (Exposition==Nordsektor1) & (Höhe==sehrHoch) => (frostwechsel=zunehmend) (1) 8. (Exposition==Nordsektor2) & (Höhe==sehrHoch) => (frostwechsel=zunehmend) (1) 9. (Exposition==Südsektor) & (Höhe==tief) => (frostwechsel=abnehmend) (1) 10. (Exposition==Südsektor) & (Höhe==mittel) => (frostwechsel=abnehmend) (1) 11. (Exposition==Südsektor) & (Höhe==hoch) => (frostwechsel=unverändert) (1) 12. (Exposition==Südsektor) & (Höhe==sehrHoch) => (frostwechsel=zunehmend) (1)

Umsetzung im GIS

Resultat Frostwechseltage

Räumliche Aggregation Einzugsgebietsgliederung CH: Detailstufe 1. Sampling 2. Quantilberechnung Aufgrund der Unschärfe der Daten macht es keinen Sinn, Aussagen für eine einzelne Prozessfläche zu machen Deshalb werden die Ergebnisse der Fuzzybewertung räumlich aggregiert Grundlage dazu bildet die Einzugsgebietsgliederung Schweiz Für jedes Einzugsgebiet werden über ein Stichprobennetz die Anzahl Punkte in Prozessflächen und deren Sensitivität bestimmt Die Ergebnisse werden aufsummiert und anschliessend die 25, 50 und 75%-Quantile berechnet Diese werden wiederum mittels Fuzzyregeln kombiniert und anschliessend noch flächengewichtet. Mit der Gewichtung wird erreicht, dass die Sensitivität von Einzugsgebieten mit nur wenigen Prozessflächen nicht übergewichtet werden. 3) Fuzzy Regeln Wenn 25%Q = unverändert und 50%Q = zunehmend und 75%Q = zunehmend dann Sensitivität = zunehmend 4) Kombination mit Prozessflächenanteil Wenn Sensitivität = zunehmend und Flächenanteil in 10 - 30 % dann Gesamtbewertung = zunehmend

Resultate Steinschlag

Zu beachten! Aussagen zur Sensitivität  relative Veränderung Grobe Aussagen  keine Grundlage für Detailanalysen Methodische Unschärfen und Güte der Datengrundlagen bei Umsetzung beachten (Dokumentation) Möglichkeit zur Anpassung, wenn bessere Daten oder neue Klimaszenarien vorliegen Was gilt es bei der Verwendung dieser Daten zu beachten:

Anwendungsgebiete Anpassungsbedarf bei Gefahrenkartenrevision Bedarfsabklärung für Detailstudien Grundlage für Monitoringkonzepte Hinweis für Dimensionierung von Massnahmen (Berücksichtigung von Klimawandel-Effekten) Wo lassen sich diese Grundlagen einsetzen?

… weil unsere Welt sich wandelt Danke für die Aufmerksamkeit … weil unsere Welt sich wandelt