Risk & Resilience Cluster

Aktuelle Herausforderungen für Gebirgsregionen und ihre (erweiterte) Analyse in multi-dimensionaler und dynamischer Perspektive

Übersarungen / Überschwemmung / Swiss losses from floods, landslides and debris flows
(Quelle: Keystone/Alessandro della Valle, Aargau Department of Construction, Transport and the Environment)

Naturkatastrophen geschehen innerhalb eines stark vernetzten sozialen und physischen Kontextes, einschliesslich dem Klimawandel und ökonomischen Krisen. In der aktuellen Forschung fehlt es jedoch an interdisziplinären Ansätzen, welche natürliche und soziale Prozesse gleichwertig betrachten. Obwohl Fortschritte in der Anpassung an Naturgefahren gemacht wurden, bleibt die Integration zwischen verschiedenen Ansätzen eine Herausforderung. Dies insbesondere in der Entwicklung von Plänen zum Management von Naturkatastrophen in Gebirgsregionen. Um diesem Thema mehr Aufmerksamkeit zu schenken, hat das Geographische Institut der Universität Bern ein interdisziplinäres Forschungscluster gegründet, welches sich mit Risiko und Resilienz Themen in Gebirgsregionen beschäftigt. Der Forschungsfokus liegt dabei insbesondere auf Alpen-Regionen, welche mit verschiedenen sozio-ökonomischen- und Umweltrisiken zu kämpfen haben. Die Regionen unterscheiden sich in ihren Fähigkeiten mit diesen Risiken umzugehen und darin wie sich ihre Resilienz entwickelt.

Internationaler Workshop zu: Modelling risk and resilience in human and natural systems

Wir organisierten einen internationalen Workshop zum modellieren von Risiko und Resilienz in sozial-ökologischen Systemen. Der Workshop fand vom 6. - 8. Mai 2019 an der Universität Bern statt.

Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, das in unterschiedlichen Disziplinen bestehende Wissen zu Risiko und Resilienz von Gemeinschaften zu kombinieren und in einem neuen konzeptionellen Modell für gekoppelter Mensch-Landschaft-Systeme zu integrieren. Die interdisziplinären Diskussionen und gemeinsamen Forschungen im Cluster zielen auf ein verbessertes theoretisches und empirisches Verständnis der zentralen Faktoren und sich wechselseitig bedingenden Mechanismen innerhalb von Mensch-Landschaft-Systemen in Gebirgsregionen. Auf diese Weise können und sollen alpine Naturgefahren und ihre Auswirkungen zum einen stärker ins Bewusstsein gebracht werden und zum anderen aber auch neue, erweiterte Erkenntnisse gewonnen werden, die die Prozesse der Entscheidungsfindung unterstützen. Diese Ziele werden durch die folgenden Schritte erreicht:

  1. Entwicklung eines Konzeptmodells zur Dynamik von Risiko und Resilienz von Gemeinschaften in Gebirgsregionen mit Schwerpunkt auf die Kopplungen zwischen Mensch und Landschaft.
  2. Umsetzung und Prüfung des Konzeptmodells als umfassendes gekoppeltes Mensch-Landschafts-Computermodell.
  3. Testen des gekoppelten Modells an sozialen und physikalischen empirischen Daten von alpinen Naturgefahren.
  4. Ermitteln welche Magnitude und Frequenz an physikalischen und sozio-ökonomischen Schocks durch Gebirgsregionen aufgefangen werden können.
  5. Ermitteln welche physikalischen und sozio-ökonomischen Schocks eine grössere Wirkung auf Gebirgsregionen haben.
coupled human-landscape systems
Schocks und Wiederherstellungkurfen von Gebirgsregionen welche den Schocks ausgesetzt sind. (Quelle: mb.ntd.tv, floodlist.com, zermatt.ch)

Die neu entwickelten Modelle des „Risk & Resilience“ Clusters werden in verschiedenen exemplarischen Untersuchungsgebieten angewendet. Dazu werden vorhandene empirische Daten innerhalb des Clusters und von verwandten Projekten verwendet. In einem ersten Schritt wird das gekoppelte Mensch-Landschaft Modell in Gebieten in der Schweiz (weiter-)entwickelt und getestet. Der Fokus liegt dabei zunächst auf Einzugsgebieten und Gemeinden innerhalb des Kantons Bern. Es werden Gebirgsregionen im Berner Oberland sowie das hügelige Mittelgebirge im Berner Mittelland untersucht. Es ist ebenfalls vorgesehen die Modelle in Regionen innerhalb des weiteren Alpenraums anzuwenden. 

Study sites of the risk & resilience cluster
(Sources: www.myswitzerland.com, de.wikipedia.org, Adrian Moser)

Der  „Risk & Resilience“ Cluster vereinigt das reiche Wissen und die Fachkenntnisse über das gesamte Geographische Institut der Universität Bern. Es beabsichtigt das Verständnis von Risiken zu verbessern und Hürden, die sich beim Versuch einer Steigerung der Resilienz gegenüber Katastrophen ergeben, mittels des Ansatzes der gekoppelten Mensch-Landschaft Systeme zu überwinden. Unser Team besteht aus ExpertInnen in Klimaauswirkungen, Geomorphologie, Naturgefahren und Risiko, Wirtschaftsgeographie, Kulturgeographie und integrativer Geographie. 

Team

Innerhalb des "Risk & Resilience" Clusters wird ein Modell Ansatz angewandt, um ein geloppeltes Mensch-Lanschafts-System (MC-CHLS) für Gebirgsregionen, welche sozio-ökonomischen Veränderungen und Naturgefahren ausgesetzt sind, zu entwickeln. Das gekoppelte Mensch-Landschafts-System modelliert sozio-ökonomische Entwicklungen auf Gemeinschaftsebene, welche mit der Nutzung von Wasserkraft und ökonomischen Krisen zusammenhängen. Zusätzlich bildet das gekoppelte Mensch-Landschafts-System Klimaveränderungen und Wetter Extreme nach, welche zu Hochwasser führen. Feedbacks zwischen dem sozio-ökonomischen und dem physikalischen System erlauben Hochwasseranpassungen vorzunehmen, indem Risikominimierungsmassnahmen wie Hochwasserschutzanlagen und Landnutzungsänderungen umgesetzt werden. Weil die Wasserkraft ein zentraler Industriezweig und Arbeitgeber innerhalb der Gemeinde ist existieren die Feedbacks zwischen der Hydrologie und der Ökonomie. Über die Zeitspanne von Jahrzehnten werdem das MC-CHLS System und Szenarien angewandt um die Resilienz von Gemeinden in den Alpen zu messen und die zentralen Faktoren zu identifizieren, welche die Resilienz von Berggemeinden gegenüber von sozio-ökonomischen Veränderungen und Naturgefahren bewältigen müssen.

Schema des gekoppelten Mensch-Lanschaft-Systems für Gebirgsregionen. Die Farbgebung fasst folgende Komponenten zusammen: Geomorphologie und Gefahren (braun), Klimatologie und Hydrologie (blau), Landnutzung und Landnutzungsänderungen (violett), Soziale Aspekte und Institutionen (gelb), Ökomonie (grün) und demographische Aspekte (grau). Die Feedbacks zur Hochwasserminimierung sind dick dargestellt. Positive Polarität steht für zwei Variablen, die sich in dieselbe Richtung verschieben, währen negative Polarität eine entgegengesetzte Entwicklung anzeigen.

2019

Fuchs, S., Heiser, M., Schlögl, M., Zischg, A., Papathoma-Köhle, M., and Keiler, M. (2019): Short communication: A model to predict flood loss in mountain areas, Environmental Modelling & Software, 117, 176-180, 10.1016/j.envsoft.2019.03.026

Fuchs, S., Keiler, M., Ortlepp, R., Schinke, R., and Papathoma-Köhle, M. (2019): Recent advances in vulnerability assessment for the built environment exposed to torrential hazards: Challenges and the way forward, Journal of Hydrology, 575, 587-595, 10.1016/j.jhydrol.2019.05.067

Klein, J. A., Tucker, C. M., Nolin, A. W., Hopping, K. A., Reid, R. S., Steger, C., Grêt-Regamey, A., Lavorel, S., Müller, B., Yeh, E. T., Boone, R. B., Bourgeron, P., Butsic, V., Castellanos, E., Chen, X., Dong, S. K., Greenwood, G., Keiler, M., Marchant, R., Seidl, R., Spies, T., Thorn, J., Yager, K., and the Mountain Sentinels, N. (2019): Catalyzing Transformations to Sustainability in the World's Mountains, Earth's Future, 7, 547-557, 10.1029/2018ef001024

Klein, J. A., Tucker, C. M., Steger, C. E., Nolin, A., Reid, R., Hopping, K. A., Yeh, E. T., Pradhan, M. S., Taber, A., Molden, D., Ghate, R., Choudhury, D., Alcántara-Ayala, I., Lavorel, S., Müller, B., Grêt-Regamey, A., Boone, R. B., Bourgeron, P., Castellanos, E., Chen, X., Dong, S., Keiler, M., Seidl, R., Thorn, J., and Yager, K. (2019): An integrated community and ecosystem-based approach to disaster risk reduction in mountain systems, Environmental Science & Policy, 94, 143-152, https://doi.org/10.1016/j.envsci.2018.12.034.

2018

Chow, C. W.-Y.; Ramirez, J. A.; Keiler, M. (2018). Application of Sensitivity Analysis for Process Model Calibration of Natural Hazards. Geosciences, 8(6), S. 218. 10.3390/geosciences8060218

Zischg, A. P.; Felder, G.; Weingartner, R.; Quinn, N.; Coxon, G.; Neal, J.; Freer, J.; Bates, P. (2018). Effects of variability in probable maximum precipitation patterns on flood losses. Hydrology and earth system sciences, 22(5), S. 2759-2773. European Geosciences Union EGU 10.5194/hess-22-2759-2018

2017

Wymann von Dach, S., Bachmann, F., Alcántara-Ayala, I., Fuchs, S., Keiler, M., Mishra, A. & Sötz, E. (Eds.) (2017): Safer lives and livelihoods in mountains: Making the Sendai Framework for Disaster Risk Reduction work for sustainable mountain development. Bern, Switzerland, Centre for Development and Environment (CDE), University of Bern, with Bern Open Publishing (BOP). 78 pp. 10.7892/boris.99068

2016

Fuchs, S.; Keiler, M. (2016). Vulnerabilität und Resilienz – zwei Komplementäre im Naturgefahrenmanagement? / Vulnerability and resilience – two complementary factors in natural hazard management? In: Fekete, A.; Hufschmidt, G. (Hg.) Atlas der Verwundbarkeit und Resilienz - Pilotausgabe zu Deutschland, Österreich, Liechtenstein und Schweiz / Atlas of Vulnerability and Resilience - Pilot version for Germany, Austria, Liechtenstein and Switzerland (S. 50-53). Köln und Bonn: TH Köln & Unversität Bonn.

Keiler, M.; Fischer, B. (2016). Human induced risk dynamics - a quantitative analysis of debris flow risks in Sörenberg, Switzerland (1950 to 2014). In: 13th Congress Interpraevent 2016 (pp. 571-579). International Research Society Interpraevent. 10.7892/boris.84046

Keiler, M.; Fuchs, S. (2016). Vulnerability and exposure to geomorphic hazards: Some insights form the European Alps. In: Meadows, M. E.; Lin, J.-C. (Hg.) Geomorphology and Society. Advances in Geographical and Environmental Sciences (S. 165-180). Springer. 10.1007/978-4-431-56000-5

Mayer, H.; Meili, R. (2016). New Highlander Entrepreneurs in the Swiss Alps. Mountain Research and Development, 36(3), pp. 267-275. International Mountain Society 10.1659/MRD-JOURNAL-D-16-00040.1

Mayer, H.; Habersetzer, A. J.; Meili, R. (2016). Rural–Urban Linkages and Sustainable Regional Development: The Role of Entrepreneurs in Linking Peripheries and Centers. Sustainability, 8(8), p. 745. MDPI 10.3390/su8080745 

Zischg, A. P.; Felder, G.; Weingartner, R.; Gomez, J. J.; Röthlisberger, V. E.; Bernet, D. B.; Rössler, O. K.; Raible, C.; Keiler, M.; Martius, O. (2016). M-AARE - Coupling atmospheric, hydrological, hydrodynamic and damage models in the Aare river basin, Switzerland. In: 13th Congress Interpraevent 2016 (pp. 444-451). International Research Society Interpraevent. 10.7892/boris.84044

2015

Zimmermann, M. N.; Keiler, M. (2015). International Frameworks for Disaster Risk Reduction: Useful Guidance for Sustainable Mountain Development? Mountain Research and Development, 35(2), pp. 195-202. International Mountain Society 10.1659/mrd-journal-d-15-00006.1

EGU 2018 Wien | Österreich | 8.-13. April 2018 | Geomorphologische Prozesse in gekoppelten menschlichen und natürlichen Systemen: Vergangene und gegenwärtige Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf Landschaften

Die Mitglieder des Risk and Resilience Clusters (Jorge Ramirez und Margreth Keiler) werden eine PICO-Sitzung über gekoppelte menschliche und natürliche Systeme in der Geomorphologie einberufen. Beschreibung der Sitzung: Hohe geomorphologische Aktivität gefährdet Gemeinden durch Landschaftsveränderungen wie Küstenerosion, Rutschungen, Überschwemmungen und Bodenerosion. Unabhängig von unserem allgemeinen Verständnis von geomorphologischen Prozessen, die diese Landschaftsveränderungen verursachen, bleibt es eine Herausforderung in der Geomorphologie, Ereignisse vorherzusehen und gefährdeten Gemeinschaften Informationen und Warnungen zu liefern. Das Versäumnis, geomorphologische Ereignisse vorherzusagen und zu erklären, ist zum Teil auf ein nichtlineares Verhalten zurückzuführen, das den geomorphologischen Systemen innewohnt, die überproportionale Reaktionen auf Störungen zeigen. Ebenso wird die Vorhersage durch den breiteren sozialen Kontext (z.B. nachhaltige Entwicklung, menschliches Verhalten und Bevölkerungsdynamik) erschwert, in dem diese Ereignisse auftreten. Daher können bestimmte Landschaftsveränderungen, sowohl gewollt als auch ungewollt, als aufkommende Phänomene großer komplexer Systeme betrachtet werden, die durch mehrere Domänen gekennzeichnet sind.

Der Risk and Resilience Cluster wird auf der ICG 2017 in Neu-Delhi, Indien vertreten

Jorge Ramirez stellte seine Forschungen über menschliche Störeinflüsse in der Kander, Schweiz, an der ICG 2017 vor (siehe Präsentation unten).

ICG 2017 New Delhi | Indien | 6. - 11. November | Geomorphologische Prozesse in gekoppelten menschlichen und natürlichen Systemen

Das Mitglied des Risk and Resilience Clusters Jorge Ramirez wird gemeinsam mit Michael Meadows (Südafrika) und Jiun-Chuan Lin (Taiwan) eine Sitzung über geomorphologische Prozesse in gekoppelten menschlichen und natürlichen Systemen auf der Internationalen Konferenz über Geomorphologie mit dem Schwerpunkt Geomorphologie und Gesellschaft leiten. Weitere Informationen über die Sitzung finden Sie hier: http://www.icg2017.com/detailed-programme.php

8. - 11. Mai 2017: Internationaler Gastvortrag des Risk & Resilience Clusters

Prof. Susan Cutter besuchte auf Einladung des Risk and Resilience Clusters das Geographische Institut und hielt einen interessanten Vortrag über Methoden zur Messung der Verletzlichkeit und Resilienz von Gemeinschaften.

Prof. Susan Cutter (Mitte) besuchte auf Einladung des Risk and Resilience Clusters das Geographische Institut und hielt einen interessanten Vortrag über Methoden zur Messung der Verletzlichkeit und Resilienz von Gemeinschaften. Darüber hinaus traf sich Prof. Cutter mit Mitgliedern des Risk and Resilience Clusters, um Entwicklungen bei der Modellierung sozioökonomischer und physischer Dynamiken in Berggemeinden zu diskutieren. Der Besuch von Prof. Cutter wurde mit einer Exkursion unter der Leitung von Mitgliedern der GeomorphRisk-Gruppe in die Schweizer Alpengemeinden abgeschlossen, um die Interessengruppen zu treffen und die Herausforderungen dieser Gemeinden zu verstehen. Der Besuch von Prof. Cutter bot fruchtbare Diskussionen und Möglichkeiten, die Reichweite des Risk and Resilience Clusters zu erweitern.

Masterarbeiten

Laufende Masterarbeiten:

  • Simulating the effect of check dams on landscape evolution at centennial time scales with the CEASER-Lisflood model, a case study at the Gürbe
  • Sediment yield estimation on a catchment scale in data-scarce regions Rasht valley, Tajikistan (GeomorphRisk/CDE)
  • Documentation and analysis of the Barsem debris flows, Tajikistan
  • Unternehmerinnen im Kontext des ländlichen Raums: Der Einfluss der regionalen Naturpärke auf die Unternehmerinnen und ihre Lebenswelt
  • Raumpioniere in Gemeinden des Schweizer Berggebiets
  • Entlebuch und Postwachstum

ausgeschriebene Masterarbeiten:

Themen für Masterarbeiten in der Forschungsgruppe Geomorphologie, Naturgefahren- und Risikoforschung werden anhand der aktuellen Forschungsthemen in der Gruppe vergeben (siehe Forschung). 
Falls Sie Interesse haben sich mit einem dieser Themen in der Masterarbeit zu beschäftigen, werden Sie gebeten der jeweiligen Kontaktperson ein Mail zu schreiben mit folgenden Angaben:

  • Kurzes Motivationsschreiben zu dem gewählten Thema
  • Kurzer Lebenslauf bezüglich des bisherigen Studiums/Ausbildung und Erfahrungen
  • Liste von abgeschlossenen/ laufenden Lehrveranstaltungen (Jahr, Uni, Institut), welche einen Bezug zum gewählten Thema haben.

Gerne beantworten wir dann weitere Fragen per E-Mail oder in einem persönlichen Gespräch.
Anfrage und Mails an Jorge Ramirez bitte in Englisch verfassen, die Arbeitssprache für diese Masterarbeiten ist zwingend Englisch.

Themen für Masterarbeiten:

  • Multi‐hazards and cascading events – Analysing the crucial interactions
  • Landslide model for Switzerland (Climate impact/GeomorphRisk)
  • Potenzialarme Räume (Schrumpfung) in der Schweiz
  • Baubranche im Schweizer Berggebiet: Branchenportrait, Rolle von Wachstum für die Branche und Wachstumssituation
  • Diverse topics to Post-growth economy (Postwachstumsökonomie), Small and medium-sized towns, rural regions, mountain areas, etc.
  • Modelling the effect of climate change on debris flows in Swiss catchments

    • Debris flows are fast moving mixture of water and solid material that can cause extensive economic damage. Computer models have offered the possibility to map debris flows using approaches with varying amounts of physical rigour, complexity, and computational efficiency. Landscape evolution models (LEMs) simulate erosion and deposition in river catchments and reaches over long time scales (100 yrs), but few LEMs include debris flow processes because of increased computational overhead, mismatches in spatial scale, and uncertainty in parameters. Without the inclusion of debris flows in LEMs it remains difficult to investigate landscape evolution in steep mountain catchments. To address this need researchers at the British Geological Survey have developed a human-timescale (annual-century) LEM (CAESAR-Lisflood-DESC) that includes debris flow processes (SCIDDICA). Within this master project the student will use CAESAR-Lisflood-DESC to investigate long term debris flow magnitude and frequency within Swiss catchments under various climate forcings. This provides an opportunity to determine if climate change will have a large effect on debris flows. The student, in collaboration with researchers at the University of Bern and the British Geological Survey will develop debris flow models for a number of sites in Switzerland. The student will receive training in numerical modelling, model calibration methods, GIS and automated processing of large datasets. These skills will equip the student for both academic or industry careers. The preferred candidate should be interested in computer modelling, numerically inclined, have basic programming skills, ability to perform spatial analysis, and willingness to communicate in English. Contact: Jorge Ramirez (jorge.ramirez@giub.unibe.ch)

  • Modelling the effect of centennial land cover change on sediment yield from the Emme catchment

    • Land cover transitions (e.g. deforestation) can have a major effect on the movement of sediment and water within catchments and rivers. These land cover changes affect the ease with which soil and sediment can be eroded, as well as changing catchment hydrology that can lead to losses of top soil, changing flood frequency and magnitude, influence slope stability, degrade habitats, and lead to sedimentation issues. Computer models exist to map landscape changes and sediment flux caused by land cover changes, notably, landscape evolution models (LEM’s) that simulate erosion and deposition on hillslopes and within river channels over long periods of time. The aim of this project is to test a LEM’s ability to replicate the effect of land cover transitions on landscape change and sediment flux. The study site is the Emme catchment, Switzerland where significant land cover transitions have occurred during the last century (Figure 1) and have contributed to channel erosion and bank instability. In addition to a modelling component, the student will perform fieldwork to determine if modelled landscape changes coincide with observed erosion and deposition. This verification of the model will be made using data collected through geomorphic field interpretation of the watershed and surveying the river channel at locations previously measured. The student will receive training in numerical modelling, model calibration methods, GIS and automated processing of large datasets. These skills will equip the student for both academic or industry careers. The preferred candidate should be interested in landscape evolution, computer modelling, numerically inclined, have basic programming skills, ability to perform spatial analysis, and willingness to communicate in English. Contact: Jorge Ramirez (jorge.ramirez@giub.unibe.ch)

Lehre

Im Zusammenhang mit dem Cluster „Risk & Resilience“ werden verschiedene Lehrveranstaltungen angeboten. Weitere Informationen sind auf dem Kernsystem Lehre (KSL) erhältlich.

  • 26402-FS2016: Social and economic development dynamics beyond core regions (Economic Geography)
  • 10917-FS2016: Resilience in Sustainable Land Management and Land Systems
  • 101375-HS2016: Seminar in Geomorphology: Coupled human-landscape systems
  • 423825-HS2016: Challenges in Geography
  • 438745-FS2018: Geodata analysis and modelling