Im Rahmen des Projekts “RECIPE - Reinforcing civil protection capabilities into multi-hazard risk assessment under climate change”, das vom Europäischen Amt für humanitäre Hilfe und Katastrophenschutz  (DG ECHO) gefördert wurde, stellten sich acht Partnerorganisationen in fünf EU-Ländern (Spanien, Portugal, Italien, Österreich, Deutschland) der Aufgabe, den diesbezüglichen Bedarf seitens des Katastrophenschutzes zu identifizieren und darauf aufbauend Instrumente und Werkzeuge für die Unterstützung des angewandten Katastrophenschutz, des Krisenmanagement und der Risikobeurteilung zu entwickeln.

Im Folgenden wird auf das Risikomanagement im Bereich spontaner, flachgründiger Rutschungen im Lockersediment sowie Steinschlägen mit Volumina <100 m³ näher eingegangen.   

Bestehende Planungsgrundlagen

Zu Beginn jeder Analyse steht die Sichtung und Bewertung der zu Verfügung stehenden Datengrundlagen. In Österreich sind Rutschungs- und Steinschlagereignisse zumeist nur von lokaler Bedeutung und dadurch im Naturgefahrenbereich z.B. im Vergleich zu Lawinen- oder Hochwasserereignissen nur von geringerer Relevanz. Dadurch bestehen bezüglich geeigneter flächendeckender Datengrundlagen sowie praxistauglicher Ansätze und Planungswerkzeugen ebenso Defizite wie bei der klaren Regelung der Zuständigkeiten in der Beurteilung der Risikosituation und der eigentlichen Schadensprävention. 

Neben bundes- oder landesweit bestehenden Datenquellen (geologische Karten, digitale, regionale Karten zu Waldstandorten sowie digitale Geländemodelle und Bodenkarten) sind wichtige Zusatzinformationen (wie z.B. Daten bisheriger Schadensereignisse oder Gefahren-Index-Karten) häufig nur regional oder lokal verfügbar und variieren bezüglich Maßstab, Informationsgehalt und Interpretierbarkeit. Die für Risikoanalysen wichtigen Informationen zu Frequenz und Magnitude von Rutschungs- und Steinschlagereignissen sind selten vorhanden.

Für den Prototyp einer verbesserten Entscheidungshilfe müssen die Unterlagen, die derzeit auf die statische Risikoplanung ausgelegt sind, um eine dynamische Komponente (Veränderungen in der Zukunft) erweitert werden. Dazu braucht es Prognosen zu relevanten, im Zuge des Klimawandels veränderlichen Einflussparametern wie Temperaturanstieg oder Änderungen des Niederschlagsregimes. Der Unsicherheit dieser künftigen Rahmenbedingungen kann mit dem Ansatz begegnet werden, wahrscheinliche Szenarien von Entwicklungen und deren Auswirkungen auf das Auftreten von Naturgefahren, die Exposition und Vulnerabilität zu generieren.

Dynamische Risikobewertung unter Berücksichtigung möglicher Auswirkungen des Klimawandels

Zwei Parameter, die als Auswirkungen des Temperaturanstiegs direkt mit möglichen Folgen für Rutschungen und Steinschlag in Verbindung stehen, wurden vom BFW im Rahmen von RECIPE näher untersucht:

  • Anstieg der Permafrostgrenze (jene Höhenlage, ab der der Boden das gesamte Jahr über gefroren ist). Dieser erfolgt parallel zum Anstieg der durchschnittlichen Jahrestemperatur um ca. 150 m/°C. Das Auftauen beeinflusst die Stabilität von Felswänden und Schuttkörpern. Betroffen sind insbesondere Infrastruktureinrichtungen in Skigebieten, unter Umständen aber auch Verkehrsanlagen und Siedlungsraum in tieferen Lagen.
  • Veränderte Waldbestände (durch Trockenperioden, Schädlinge, Waldbrände, Windwürfe etc.) und damit verbundene Beeinträchtigungen der Schutzwirkung des Waldes.

Abb. 1: Geländemodell eines Tiroler Schigebiets. Blaue Flächen: derzeit bestehende, potenzielle Steinschlaganbruchgebiete (unterhalb der aktuellen Permafrostgrenze); rote Flächen: potenzielle Anbruchgebiete nach dem klimawandelbedingten Anstieg der Permafrostgrenze.

Am Beispiel eines Tiroler Skigebiets wird dargestellt, mit welchen Schritten Entscheidungsträger auf Basis verfügbarer Informationen zu einer Einschätzung des zukünftigen Steinschlag-Gefahrenpotenzials kommen können:

  1. Ermittlung der vermutlichen Verschiebung der Permafrostgrenze in Abhängigkeit vom Temperaturanstieg (IPPC-Szenarien)
  2. Verschneidung der „APIM“ („Alpine Permafrost Index Map“) mit dem digitalen Höhenmodell. Die APIM weist für den gesamten Alpenraum die Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins von Permafrost aus.
  3. Ermittlung potenzieller Anbruchgebiete auf Basis des digitalen Höhenmodells. In einem etwas vereinfachenden heuristischen Ansatz wurde angenommen, dass alle Flächen mit mehr als 50° Hangneigung potenzielle Anbruchgebiete von Steinschlag sind.  
  4. Durch die Verschneidung dieser Informationen kann zwischen potenziellen Anbruchgebieten ober- bzw. unterhalb der Permafrostgrenze unterschieden werden.
  5. Diese potenziellen Steinschlaganbruchgebiete werden bisher nur unterhalb der aktuellen Permafrostgrenze aktiv (Abbildung 1, blaue Bereiche).
  6. Bei dem Klima-Szenario RCP 8.5 (Anstieg der globalen Mitteltemperatur bis zum Jahr 2100 um 4 °C gegenüber 1986-2005) steigt die Permafrostgrenze jedoch bis in den obersten Gipfelbereich, wodurch neue Bereiche potenzieller Steinschlaganbruchgebiete oberhalb der aktuellen Permafrostgrenze aktiv werden (Abbildung 1, rote Bereiche).
  7. Auf Basis dieser Informationen können Ausbreitung und Reichweiten der Steinschlagprozesse modelliert werden (z.B. mit dem am BFW entwickelten Modell “Flow-Py”)
  8. Diese neu ermittelten Gefahrenbereiche werden mit den Infrastrukturinformationen verschnitten. Abbildung 2 zeigt die deutliche Ausweitung der Gefahren- und Risikobereiche in dem Gebiet unter Berücksichtigung des RCP 8.5-Klimawandelszenarios.

Abb. 2: Steinschlag-Prozessausbreitung, vor der Permafrostdegradation.

Nach dem Anstieg der Permafrostgrenze (RCP 8.5 Klimawandelszenario).

Schlussfolgerungen – Zusammenfassung

Die vorgestellte Methode kann - in Abhängigkeit der Verfügbarkeit der vorgestellten Datengrundlagen - auch in anderen Ländern eingesetzt werden. Mit der Alpine Permafrost Index Map (APIM) ist eine adequate Datengrundlage zur Einschätzung der Permafrostdegradation für den gesamten Alpenraum verfügbar, deren räumliche Auflösung auch eine Anwendung auf lokaler Ebene erlaubt.

Die mögliche Integration der APIM in jedes standardisierte GIS ist die Grundlage für weiterführende Berechnungen der Auslauflängen gravitativer Massenbewegungsprozesse. Ein für diese Berechnungen einsetzbares Modell ist Flow-Py, ein Open-Source-Modell, das im Rahmen des Interreg Alpine Space Projekts „GreenRisk4Alps“ vom BFW entwickelt wurde.

Verschneidet man die aus dem APIM gewonnenen Informationen zu Permaforstrückzugsgebieten mit den Geländemodellen und modelliert darauf basierend die Prozessbereiche, können die durch Rutschungen und Steinschlag gefährdeten Bereiche unter Berücksichtigung verschiedener Szenarien des Klimawandels abgeschätzt werden. Die Verknüpfung mit Informationen zu Infrastruktureinrichtungen und Landnutzungen münden in die Abschätzung des bestehenden und des künftig zu erwartenden Riskos als Basis der Entwicklung adaptierter Schutzstrategien.