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Sonnenuntergang über dem Meer

Kolleg

Stipendien - eine Stiftung zur Finanzierung junger Wissenschaftler

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Im Februar 2008 wurde von den Universitäten Stuttgart und Karlsruhe das "Kolleg Umwelt und Schadenvorsorge" gegründet. Im April 2014 ist  die Technische Universität Dresden dem Kolleg beigetreten. Die Erweiterung des Kollegs war verbunden mit einer neuen Ausschreibung von weiteren Stipendiumsstellen. Aktuell sind drei Stipendiat:innen an den beteiligten Universitäten in Themen des aktuellen wiss. Arbeitsprogramm beschäftigt. Bis heute hat das Kolleg sieben Stipendiatinnen gefördert bzw. fördert diese aktuell. Die Finanzierung der Promotionsstipendien erfolgt durch die Stiftung Umwelt und Schadenvorsorge. Wir danken dem Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart für die Unterstützung bei der Finanzierung.
Zu den Stipendiaten
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Aktuell beschäftigt sich das Kolleg mit dem Thema „“Extremwetter und seine Wechselwirkungen mit Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft“. Themen sind aktuell „ Serielles Clustering von Extremwetterereignissen in Mitteleuropa (Betreuer Prof. Kunz, KIT), Multiple Risiken für private Haushalte, Unternehmen und Gemeinden durch sequenzielle Extremwetterereignisse (Betreuer Prof. Schanze TUD) sowie Wege zur Resilienz: Wie können staatliche Regulierungen und privatwirtschaftliche Anreize die Resilienz von Wirtschaft und Gesellschaft erhöhen? (Betreuer Prof. Resch/Prof. Renn USTUTT)

Ehemalige Stipendiaten

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Herrn Dr. Martin Schulwitz
Die Dissertation von Herrn Dr. Schulwitz finden Sie unter:
www.elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/11313
Frau Dr. Susanna Mohr
Die Dissertation von Frau Dr. Mohr finden Sie unter:
www.uni-karlsruhe.de
Frau Dr. Julia Hackenbruch
Die Dissertation von Frau Dr. Hackenbruch finden Sie unter:
www.publikationen.bibliothek.kit.edu

Unsere Partner

Universität Stuttgart

www.uni-stuttgart.de mit folgenden Einrichtungen:  Höchstleistungsrechenzentrum 
www.hlrs.de
Städtebauinstitut 
www.uni-stuttgart.de/si
Zentrum für interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung (ZIRIUS) 
www.zirius.eu

Karlsruher Institut für Technologie

www.kit.edu mit folgender Einrichtung: Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Department Troposphärenforschung 
www.imk-tro.kit.edu

Technische Universität Dresden

Technische Universität Dresden mit folgender Einrichtung: Professur für Umweltentwicklung und Risikomanagement
Fakultät Umweltwissenschaften
www.tu-dresden.de/bu/umwelt

Stipendien - eine Stiftung zur Finanzierung junger Wissenschaftler

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Die Stiftung finanziert begrenzte Auslandsaufenthalte oder begleitet Forschungsprojekte finanziell in Form eines Stipendiums, sofern der Forschungsinhalt dem Stiftungszweck entspricht. Dabei bezieht sich die Unterstützung ausschließlich auf die Forschung der Nachwuchswissenschaftler und nicht auf die Kosten, die durch den Lebensunterhalt anfallen. Die Höhe der Unterstützung richtet sich nach Umfang und Dauer des Projektes und kann individuell beantragt werden.
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Eine Heimat für kluge Köpfe:
Wir vergeben Stipendien.

Stipendiate

Anke Wellmann
Titel der Doktorarbeit:
„Muster der Risikowahrnehmung von Naturgefahren und deren Einfluss auf Verhalten in Krisensituationen“

Anke Wellmann absolvierte ihr Studium in Management with International Business an der Royal Holloway University of London (B.Sc.), bevor sie mit einem Doppelabschluss der Maastricht University und der United Nations University in Public Policy und Human Development (M.Sc.) graduierte. Gefördert von der Stiftung Umwelt und Schadenvorsorge der SV Sparkassenversicherung und betreut von Prof. Dr. Dr. h.c. Ortwin Renn analysiert sie seit Januar 2015 am Zentrum für interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung der Universität Stuttgart (ZIRIUS) Muster der Risikowahrnehmung von Naturgefahren und deren Einfluss auf Verhalten in Krisensituationen. Als Risikoforscherin erfassen ihre Forschungsinteressen die Wahrnehmung, insbesondere bei Naturgefahren, internationales Verhalten im Krisenfall sowie effektive Kommunikation zwischen Experten und Laien.

Frau Wellmanns Doktorarbeit untersucht die Verhaltensweisen der breiten Bevölkerung während und direkt nach extremen Naturereignissen. Dabei analysiert sie einen Datensatz der Swiss Re aus dem Jahr 2013 mit insgesamt 21.859 Partizipanten aus 19 Ländern weltweit. Von den Fragen zu “Finanzierung höheren Alters”, “Nachhaltige Energie”, “Lebensmittelsicherheit” sowie “Klimawandel und Naturgefahren”, zieht sie Informationen hauptsächlich aus der letzten Kategorie. Die Studie hat zum Ziel, die Diskrepanz zwischen der Wahrnehmung von Laien und der Einschätzung von Risiken durch Experten zu erklären und im Idealfall zu verringern. Daher werden im zweiten Teil von Frau Wellmanns Arbeit bisherige Ergebnisse in eine detailliertere Ebene übertragen indem empirische Daten zu noch offenen Fragen im Raum Baden-Württemberg gesammelt werden. Um Risikokommunikation nachhaltig zu verbessern werden diverse Konzepte aus den Bereichen Behaviorismus und Mikrosoziologie angewandt. Neben Faktoren zur Risikowahrnehmung von Paul Slovic und Baruch Fischhoff (1982) ist besonders das psychometrische Paradigma, welches die individuelle Subjektivität von Wahrnehmung beschreibt, von essenzieller Bedeutung.

Kontakt:
Anke Wellmann
Zentrum für Interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung (ZIRIUS)
Universität Stuttgart
Seidenstraße 36
70174 Stuttgart
Tel: 0711 - 685 83991
www.zirius.eu
Katharina Küpfer
Doktorandin am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Betreuer: Prof. Dr. Michael Kunz Titel der Doktorarbeit:
Serielles Clustering von Extremwetterereignissen in Mitteleuropa
Kurzbeschreibung:
Zwischen 1950 und 2013 ereigneten sich Naturkatastrophen mit einer ökonomischen Schadenshöhe von etwa 29 Mrd. in Deutschland. Dies lässt sich auf unterschiedliche Ereignisarten zurückführen: Etwa die Hälfte aller ökonomischen Schäden wurde durch Hochwasser ausgelöst, dicht gefolgt von Sturmschäden. Für Todesfälle hingegen waren vor allem Hitzewellen verantwortlich. 
Besonders hart getroffen wird eine Gesellschaft durch das kombinierte Auftreten verschiedener Extremwetterereignisse – und auch für Versicherer ist das Auftreten mehrerer Ereignisse teurer als ein einzelnes Ereignis von derselben Schadenhöhe. Darüber hinaus nehmen von Versicherern genutzte Modelle traditionell eine konstante Zeitspanne zwischen Extremereignissen an. Die Betrachtung und Quantifizierung dieses kombinierten Auftretens von schadenrelevanten Extremen ist daher Gegenstand dieser Promotionsarbeit. Zusätzlich wird der Zusammenhang einer solchen Häufung mit meteorologischen Bedingungen wie großräumigen Strömungsmustern untersucht, um mögliche Ursachen zu identifizieren.
Nicolina Kirby
Doktorandin an der Universität Stuttgart, Höchstleitungsrechenzentrum, Betreuer: Prof. Dr. Michael M. Resch, Prof. Dr. Ortwin Renn Titel der Doktorarbeit:
Über soziale Resilienz und Partizipation
Kurzbeschreibung:
In ihrem Promotionsvorhaben untersucht Nicolina Kirby die Wirkung verschiedener Partizipationsverfahren auf gemeinschaftliche Resilienz (community Resilienz) im Kontext urbaner Transformationsprozesse. Diesen Zusammenhang erarbeitet sie konzeptionell indem sie einen Indikator-basierten Bewertungsrahmen für gemeinschaftliche Resilienz entwickelt und diesen mit dem potentiellen Einfluss von Partizipation in Verbindung stellt. Anhand von zwei Fallstudien zu partizipativen und ko-kreativen Prozessen in Berlin und Barcelona wird der Bewertungsrahmen anschließend angewandt um zu prüfen, inwieweit sich diese Prozesse auf gemeinschaftliche Resilienz auswirken. Die Arbeit strebt an einen Beitrag zum Diskurs der Resilienzstärkung auf soziologischer und politischer Ebene zu schaffen, sowie das Verständnis von Wirkungsmechanismen partizipativer Prozesse zu erweitern.
Rifat Talha Khan
Doktorand Technische Universität Dresden Professur für Umweltentwicklung und Risikomanagement Fakultät Umweltwissenschaften, Betreuer: Prof. Dr. Jochen Schanze Titel der Doktorarbeit:
Dynamische Multi-Risiko-Abschätzung für Flusshochwasser mit physikalisch basierten und datengetriebenen Modellen
Kurzbeschreibung:
Die von Hochwasserereignissen ausgehenden Risiken sind aufgrund verschiedener Faktoren dynamisch, darunter die Variabilität und der Wandel des Klimas, der Landnutzung, der Demografie, der Wirtschaft, des sozialen Verhaltens usw. In dieser Studie wird die Operationalisierung dieser Dynamik für die Abschätzung des Hochwasserrisikos mit Hilfe eines Systemansatzes und seiner Umsetzung als Modellkette, bestehend aus Klimadaten-Ensemble, hydrologischer Modellierung, hydrodynamischer Modellierung und Vulnerabilitätsmodellierungsmodulen, vorangetrieben. Die Variabilität und der Wandel ausgewählter Triebkräfte des Systems werden auf der Grundlage des Source-Pathway-Receptor-Consequence (SPRC)-Konzepts identifiziert und einbezogen. Dynamische Risiken werden für mehrere Rezeptoren wie Gebäude, Infrastruktur, Unternehmen und Landwirtschaft zusammen mit ihrer spezifischen Dynamik quantifiziert. Sie werden in Risikokarten dargestellt, die Risikoindizes für verschiedene Landnutzungsarten darstellen.
Das Klimadaten-Ensemble-Modul wird durch zwei Klimadaten-Ensembles implementiert – voraussichtlich WEREX V und COSMO-CLM, um die Klimavariabilität und den Klimawandel zu berücksichtigen. Die Hochwasserereignisse werden durch das hydrologische Modellierungsmodul unter Verwendung des hydrologischen Modells WASIM-ETH abgebildet. Da physikalisch basierte hydrologische Modelle viel Rechenzeit benötigen, wird eine Kombination zwischen maschinellen Lerntechniken und physikalisch basierten hydrologischen Modellen exploriert. Die Kalibrierung des hydrologischen Modells wird mit Hilfe von Deep-Learning-Techniken durchgeführt. Gleichzeitig wird ein hybrides maschinelles Lernmodell anhand von Abflussdaten mit hoher zeitlicher Auflösung trainiert, die vom hydrologischen Modell abgeleitet werden. Die Ergebnisse des hydrologischen Modells werden in das hydrodynamische Modellierungsmodul eingespeist, um mit dem Modell LISFLOOD-FP Hochwassergefahrenkarten zu erstellen. Die Expositionsanalyse wird in einem geografischen Informationssystem durch die Verschneidung der vom Hochwasser betroffenen Gebiete mit Landnutzungsdaten durchgeführt. Schließlich wird die Vulnerabilität für mehrere Rezeptoren unter Verwendung von Wasserstandsschadensfunktionen im Vulnerabilitätsmodellierungsmodul abgeschätzt. Die hohe räumliche und zeitliche Auflösung der historischen und projizierten Klima- und Geodaten, die kontinuierlichen Langzeitmodellsimulationen und die Kopplung zwischen den verschiedenen Modulen erfordern den Einsatz von High-Performance Computing (HPC).
Martin Schulwitz (ehemaliger Stipendiat)
M.Sc. Raumplanung
Doktorand am Fachgebiet Grundlagen der Orts- und Regionalplanung des Städtebau-Instituts der Universität Stuttgart sowie wissenschaftlicher Mitarbeiter des ILS – Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung gGmbH in Dortmund.

Titel der Doktorarbeit:
Vulnerabilitäts- und Resilienzprofile städtischer Systeme

Kurzbeschreibung:
Urbane Strukturen entwickeln sich vor dem Hintergrund einer ganzen Bandbreite an Rahmenbedingungen (z. B. demografischer Wandel, Klimawandel, wirtschaftliche oder technologische Entwicklungen). Eine exakte Modellierung der kleinräumigen Entwicklung ist aufgrund der komplexen Wirkungszusammenhänge mit den derzeit zur Verfügung stehenden Methoden kaum möglich. Trotz dieser vielfältigen Herausforderungen muss die Planung eine langfristig finanzierbare Daseins- und Risikovorsorge gewährleisten. Dem gegenüber stehen jedoch zumeist nur wenig flexible Stadtsysteme, die aufgrund ihrer physischen Ortsgebundenheit einer starken Pfadabhängigkeit unterliegen und daher langfristige, kostenintensive Planungsentscheidungen erfordern.

Im Rahmen des Fachdiskurses zu dieser Thematik hat sich der Begriff der Resilienz als zentraler Oberbegriff zur Beschreibung der Widerstandsfähigkeit von Städten und ihren Systemen gegenüber äußeren Einflüssen herauskristallisiert. Dabei hat der Diskurs bislang keine einheitliche Definition hervorgebracht, welche Bestandteile des komplexen Systems Stadt in welcher Weise widerstandsfähig gegenüber den welchen veränderlichen Rahmenbedingungen sein sollten? Ebenso bleibt bislang umstritten, ob Vulnerabilität einfach komplementär zum Resilienzbegriff verwendet werden kann, oder ob es weitreichendere konzeptionelle Unterschiede in der Verwendung der Begriffe gibt? Das Dissertationsvorhaben zielt daher zunächst auf die präzise Definition und Operationalisierung der beiden Begrifflichkeiten ab, um in der Empirie eine verknüpfende Auswertung von Schadensdatenbanken und raumbezogenen Indikatoren vornehmen und daraus Vulnerabilitäts- und Resilienzprofile für unterschiedliche städtische Systeme entwickeln zu können. Durch die Gestaltung der Profile sowie die Zuordnung exemplarischer Handlungsansätze wird eine hohe Anwendungsorientierung der Ergebnisse angestrebt.

Betreuung:
Prof. Dr. habil. Johann Jessen, Städtebau-Institut der Fakultät Architektur und Stadtplanung, Universität Stuttgart;
Prof. Dr.-Ing. Stefan Siedentop, ILS – Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung gGmbH & Fakultät Raumplanung, Technische Universität Dortmund

Kontakt:
ILS – Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung gGmbH
Brüderweg 22-24
44135 Dortmund
Tel.: 0231/9051-215
martin.schulwitz@ils-forschung.de
Jens Kouros (ehemaliger Stipendiat)
M.Sc.Psychologie
Doktorand am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart
Universität Stuttgart

Titel der Doktorarbeit:
Stochastische Modellierung Systemischer Risiken mit Probabilistischer Programmierung

Kurzbeschreibung:
Der Begriff des systemischen Risikos wurde ursprünglich im Zusammenhang mit dem Finanzmarkt eingeführt, um die globale Vernetzung der relevanten Akteure und damit verbundene Gefahren zu hervorzuheben. Ausgehend von einem Bericht der OECD wurde der Begriff später auf ein breiteres Anwendungsfeld angewandt. Insbesondere wurde er zur Beschreibung und Kategorisierung einer Reihe von Phänomenen verwendet, die mit etablierten Verfahren der Risikobewertung und des Risikomanagements nicht mehr ausreichend handhabbar sind. Im Blickfeld stehen dabei sozial-technologisch-ökologische Systeme, die für das Funktionieren der Gesellschaft als Ganzes unabdingbar sind. Beispiele für solche Systeme sind u.a. Wasser- und Stromversorgung oder die Nahrungsmittelkette.
Solche oft als Komplexe Systeme bezeichnete Gebilde zeichnen sich durch einen hohen Grad an Vernetzung und (nicht-linearen) Wechselwirkungen der Systemelemente untereinander aus. Vor allem, aber nicht nur aufgrund der sozialen Komponente können über die wechselseitigen Beziehungen meist nur stochastische Aussagen getroffen werden. Die etablierten Methoden zur Beschreibung des Verhaltens von solchen Systemen, die aus der Resilienzforschung kommen, fokussieren aber auf determinische Ansätze. Ziel der Arbeit ist es, die Möglichkeiten der stochastischen Modellierung Systemischer Risiken mittles sogenannter generativer Modelle zu erforschen. Dabei wird ein Modell bezüglich eines Phänomens entwickelt und in Form eines Computerprogramms implementiert. Mit Hilfe des Modells werden Daten in Form von Wahrscheinlichkeitsverteilungen generiert, die dann beispielsweise zum Abgleich mit Beobachtungsdaten oder zur Vorhersage verwendet werden können. Die Fokussierung auf Wahrscheinlichkeitsverteilungen soll zum einen zu realistischen Schätzungen führen. Zum anderen soll sie auch als Maß der Unsicherheit dienen, mit der ein möglicher Erkenntnisgewinn behaftet ist.
Zur Implementierung der Modelle werden sogenannte Probabilistische Programmiersprachen verwendet, die die stochastische Modellierung in einem Ausmaß erlauben, das mit statistischen Modellen nicht erreicht werden kann. Probabilistische Programmiersprachen sind vor allem auf dem Feld der künstlichen Intelligenz Gegenstand aktueller Forschung. In den Sozialwissenschaften gibt es bisher kaum Beispiele für ihre Anwendung. Diese Arbeit soll dazu dienen, die Möglichkeiten des Einsatzes von Probabilistischen Programmiersprachen für die Sozialwissenschaften am Beispiel von Systemischen Risiken zu erforschen.

Kontakt:
Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS)
Nobelstrasse 19
70569 Stuttgart
jens.kouros@hlrs.de
Verena Maleska (ehemalige Stipendiatin)
Diplom-Hydrologin
Doktorandin an der Professur für Umweltentwicklung und Risikomanagement
Technische Universität Dresden (TUD)

Titel der Doktorarbeit:
Räumliche und zeitliche Dynamik der Hochwasserrisiken von Siedlungen und Regionen

Kurzbeschreibung:
Hochwasserereignisse weisen unterschiedliche Ausmaße und Erscheinungsbilder auf. Jedes Ereignis ist deshalb einzigartig. Die Unterschiede ergeben sich durch eine Vielzahl von Einflussfaktoren. Hierzu gehören unter anderem der Witterungsverlauf, die Landnutzung sowie die Wirkungsweise von Rückhalteräumen und Schutzeinrichtungen. Der Umfang der Schäden wird neben dem Hochwasser durch das Vorhandensein von Siedlungen bestimmt. Wesentliche Einflussfaktoren sind hierbei die räumliche, teilweise aber auch die zeitliche Exposition der Bevölkerung sowie von Sachwerten.
Für eine verbesserte Vorsorge gegenüber Hochwasserrisiken kommt es darauf an, sämtliche Einflussfaktoren und deren mögliche zukünftige Veränderungen einzubeziehen. So ist vor allem mit Auswirkungen durch den Klimawandel, den Landnutzungswandel und auch durch die Wertentwicklung bei Gebäuden und Infrastruktur zu rechnen. Deshalb besteht ein Bedarf, die komplexe Dynamik von Hochwasser und Hochwasserrisiken genauer zu verstehen.
Das Dissertationsvorhaben befasst sich vor diesem Hintergrund mit der Analyse der räumlichen und zeitlichen Dynamik der Hochwasserrisiken von Siedlungen und Regionen. Es betrachtet das ganze Spektrum möglicher Hochwasserereignisse für ein Flussgebiet. Dazu werden zunächst alle Teilprozesse von Hochwasserrisiken mit Hilfe einer gekoppelten Modellierung abgebildet: Witterungsverlauf abhängig vom Klima, Niederschlags-Abfluss-Prozesse, Ausbreitung der Hochwasserwelle und Schadensentstehung. Anschließend erfolgt eine Simulation einer großen Zahl von unterschiedlichen Ausprägungen von Einflussfaktoren. Dazu dienen Szenarios und Ensembles.
Als Ergebnis werden Risikoabschätzungen erwartet, welche die Bandbreite und zu erwartende Dynamik von Hochwasserrisiken, aber auch die Unsicherheiten durch die Modellierung widerspiegeln. Sie liefern Entscheidungsträgern eine umfassendere Grundlage als die bisherigen einfachen Risikofunktionen und -karten. Die empirischen Untersuchungen finden aus Gründen der Datenverfügbarkeit und der Schnittstelle zum Competence Center for Scalable Data Services and Solutions Dresden/Leipzig im Einzugsgebiet der Mulde statt, einem Zufluss der Elbe.

Kontakt:
Verena Maleska
Professur für Umweltentwicklung und Risikomanagement
Technische Universität Dresden
01062 Dresden
verena.maleska@tu-dresden.de
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