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Resilienz

Naturkatastrophen: Ursachenforschung mit System

Unter welchen Bedingungen wachsen sich Naturereignisse zur Katastrophe aus? Antworten auf diese Frage liefert die Forensische Katastrophenanalyse. Ergänzt durch Echtzeit-Informationen aus Social-Media-Plattformen eignet sich dieser Ansatz hervorragend, um rasch zuverlässige Schadenschätzungen in einem Krisengebiet zu erstellen.

06.03.2015

Forensische Untersuchungen von Katastrophen sind ein relativ junger Forschungsansatz, den das internationale Forschungsprogramm „Integrated Research on Disaster Risk” (IRDR) ins Leben gerufen hat. Die Analyse erstreckt sich nicht allein auf das Naturereignis selbst, sondern versucht, durch tief gehende Untersuchungen die Ursachen von Katastrophen zu identifizieren.

Zeitnahe Analyse zur Schadenermittlung

Das Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology (CEDIM), eine interdisziplinäre Forschungseinrichtung des Helmholtz-Zentrums Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), hat diesen Forschungsansatz aufgegriffen und durch eine Komponente für zeitnahe Analyse ergänzt. Mithilfe moderner Beobachtungs- und Analyseverfahren untersuchen die Wissenschaftler die vielfältigen Verflechtungen zwischen Technik, Mensch und Gesellschaft.

Gesucht werden die entscheidenden Faktoren, die für das Schadenausmaß relevant sind, um daraus Schutzmaßnahmen abzuleiten. Die zeitnahen Analysen ermöglichen es, Informationen über Art, Ausmaß und Folgen einer Katastrophe innerhalb von Stunden bis Tagen zu ermitteln und den Verlauf einer Katastrophe zu verfolgen. Der zeitnahe Ansatz ist wichtig, da Informationsfluss und Nutzerinteresse unmittelbar nach einer Katastrophe gewöhnlich am größten sind.

Im Rahmen seiner Forschungsarbeit greift das CEDIM zum einen auf eigene Modelle und Instrumente zur schnellen Schadenschätzung zurück. Zum anderen werden Informationen ausgewertet, die über Soziale Netzwerke wie Facebook, Twitter, YouTube oder Flickr im Internet verfügbar sind. Jeder aktive Nutzer dieser Netzwerke wird dabei als mobiler virtueller Sensor begriffen.

„Social Sensors“ bieten entscheidende Vorteile

Diese „Social Sensors“ bieten gegenüber technischen Sensoren, die nur punktuell und für wenige Messparameter Daten liefern, entscheidende Vorteile. Sie sind mobil, erfassen eine Vielzahl unterschiedlicher Informationen und können diese über verschiedene Kanäle verbreiten.

Da Überschwemmungen in einem Stadtgebiet nur schwer zu erfassen sind, waren diese Augenzeugenberichte eine wertvolle Informationsquelle. Tweets wie „Sandy Überschwemmungen 63. Straße“, „Der Conestoga River ist noch ein paar Fuß von der Uferbefestigung entfernt“ oder „Bei einigen ist wohl der Strom ausgefallen, aber bei allen funktionieren die Mobiltelefone“ gaben Hinweise auf das Geschehen vor Ort. Aus der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Kurznachrichten ergab sich so ein gutes Bild über Art und Umfang der Schäden.

Bei Sandy hat sich gezeigt, wie groß das Potenzial für eine Echtzeit-Analyse via Internet und Soziale Medien ist. In Kombination mit historischen Schaden- und Ereignisdatenbanken und geeigneten Analysetools ist es gelungen, rasch zuverlässige Aussagen über das Schadenausmaß zu treffen. Rund eine Woche nach dem Ereignis legte CEDIM am 7. November 2012 Schätzungen für die betroffenen Staaten Pennsylvania, New Jersey und New York vor, die dem tatsächlichen Ausmaß sehr nahe kamen. Sie waren genauer als Zahlen von professionellen Risikomodellierern, die allerdings noch etwas früher vorlagen.

Beim Zielkonflikt zwischen möglichst frühzeitiger Schadeninformation und Unsicherheit muss daher jeder Nutzer abwägen, was ihm wichtiger ist. Mit der Forensischen Katastrophenanalyse ist es zumindest möglich, über die Auswertung von Big Data aus Sozialen Netzwerken Schadenschätzungen zeitnah nach einem Ereignis auf eine breitere Basis zu stellen.

Der enormen Menge an Informationen steht als Nachteil gegenüber, dass die Daten häufig subjektiv geprägt und von unterschiedlicher Qualität sind. Um diese Daten für das Katastrophenmanagement nutzbar zu machen, hat CEDIM das Projekt „Crowdsourcing“ gestartet. Gesucht werden geeignete Methoden und Verfahren, die aus der Fülle an Information die passenden Daten herausfiltern und einem Ereignis eine bestimmte Position zuordnen.

Sandy als Nagelprobe

Das interdisziplinäre forensische Team von CEDIM hat bereits mehrere Katastrophen unter die Lupe genommen. Dazu gehören das Juni-Hochwasser 2013 in Deutschland, der tropische Wirbelsturm Phailin, der im Oktober 2013 über Indien zog, oder der Super-Taifun Haiyan, der mit den höchsten jemals beobachteten Windgeschwindigkeiten beim Auftreffen auf Land verheerende Schäden auf den Philippinen hinterließ. Hier ist es den Experten von CEDIM gelungen, innerhalb weniger Stunden realistische Schätzungen zu Schäden und Opferzahlen abzugeben.

Auch beim Hurrikan Sandy, der im Oktober 2012 von der Karibik nach Nordamerika zog, war CEDIM aktiv. Die forensische Task Force nahm ihre Arbeit auf, unmittelbar nachdem der Wirbelsturm die Ostküste der USA erreicht hatte. Als Nahe-Echtzeit-Komponente diente den Experten die Plattform Twitter, bei der mehr als fünf Millionen Tweets gesammelt und in einer Datenbank gespeichert wurden. Anhand von Schlüsselwörtern wie „Hurrikan“, „Hochwasser“, „Schäden“, „Opfer“ oder „Stromausfall“ wurden diese Informationen dann gefiltert. Gut drei Prozent der Tweets waren mit Geo-Koordinaten versehen, die für eine weitere Auswertung herangezogen wurden.

Da Überschwemmungen in einem Stadtgebiet nur schwer zu erfassen sind, waren diese Augenzeugenberichte eine wertvolle Informationsquelle. Tweets wie „Sandy Überschwemmungen 63. Straße“, „Der Conestoga River ist noch ein paar Fuß von der Uferbefestigung entfernt“ oder „Bei einigen ist wohl der Strom ausgefallen, aber bei allen funktionieren die Mobiltelefone“ gaben Hinweise auf das Geschehen vor Ort.

Das Potenzial für eine Echtzeit-Analyse ist groß

Aus der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Kurznachrichten ergab sich so ein gutes Bild über Art und Umfang der Schäden. Bei Sandy hat sich gezeigt, wie groß das Potenzial für eine Echtzeit-Analyse via Internet und Soziale Medien ist. In Kombination mit historischen Schaden- und Ereignisdatenbanken und geeigneten Analysetools ist es gelungen, rasch zuverlässige Aussagen über das Schadenausmaß zu treffen. Rund eine Woche nach dem Ereignis legte CEDIM am 7. November 2012 Schätzungen für die betroffenen Staaten Pennsylvania, New Jersey und New York vor, die dem tatsächlichen Ausmaß sehr nahe kamen. Sie waren genauer als Zahlen von professionellen Risikomodellierern, die allerdings noch etwas früher vorlagen. Beim Zielkonflikt zwischen möglichst frühzeitiger Schadeninformation und Unsicherheit muss daher jeder Nutzer abwägen, was ihm wichtiger ist.

Mit der Forensischen Katastrophenanalyse ist es zumindest möglich, über die Auswertung von Big Data aus Sozialen Netzwerken Schadenschätzungen zeitnah nach einem Ereignis auf eine breitere Basis zu stellen.
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