In jedem Landkreis und in jeder Gemeinde besteht das Risiko, dass Wald- und Vegetationsbrände eintreten können. Diese Erkenntnis hilft aber erstmal niemandem weiter, der Löschwasser vorhalten, Technik stationieren oder Waldwege ertüchtigen muss. Für verhältnismäßige und passgenaue Planung ist die Frage wichtig, wo das Risiko erhöht ist. Für die Risikoermittlung in einem Wald- und Vegetationsbrandkonzept haben wir die Wald- und Vegetationsflächen in ein 1-km²-Raster unterteilt. Für jedes Rasterfeld haben wir den Risikowert ermittelt. Der erste Teil der Serie beschreibt die Herangehensweise und die notwendige Geodatenbasis.
Zur Einordnung
Dieser Beitrag basiert auf einem Wald- und Vegetationsbrandkonzept, das wir für einen Landkreis erstellt haben. Angaben zu Details und lokalen Spezifika haben wir unkenntlich gemacht.
Wo ist das Risiko am größten?
Das Risiko für Wald- und Vegetationsbrände ist in keinem Landkreis und in keiner Gemeinde gleichverteilt. Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensausmaß hängen an den Eigenschaften der Fläche. Auf beide wirken die Art der Bewaldung, die Größe zusammenhängender Waldflächen und das Verhältnis von offener Fläche zu Waldfläche. Hinzu kommen die Nähe zu Siedlungsflächen und die Bodenarten. Die Verteilung kann im Kreis- bzw. Gemeindegebiet sehr unterschiedlich sein. Risikohotspots kristallisieren sich so heraus. Ein pauschales Urteil über den ganzen Kreis verschenkt genau diese Information.
Eine raumbezogene Risikoanalyse identifiziert und zeigt die Bereiche mit erhöhtem Risiko. Dies ermöglicht erst die räumliche Schwerpunktsetzung:
- Löschwasservorhaltung dort priorisieren, wo das Risiko es verlangt
- die nächstgelegenen Einheiten mit der passenden Technik ausstatten
- Kontrollen in Trockenphasen auf die richtigen Flächen lenken
- Waldwege ertüchtigen, damit sie befahrbar bleiben
Risiko ist ein Produkt aus zwei Faktoren
Methodisch folgt die Analyse dem zweidimensionalen Risikoansatz. Risiko ist das Produkt aus Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensausmaß. So arbeitet der Leitfaden Risikoanalyse im Bevölkerungsschutz des Bundesamts für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK). Ebenso die Methode zur nationalen Risikoanalyse des Schweizer Bundesamts für Bevölkerungsschutz. Darauf haben wir eine Methodik aufgebaut, die zur Datenlage des Kreises passt.
Der Ablauf besteht aus vier Schritten:
- Risikoidentifikation. Wir ermitteln, welche Eigenschaften des Gebiets auf das Risiko wirken. Hier entsteht die Liste der Risikoindikatoren.
- Risikoquantifizierung. Wir zerlegen die Wald- und Vegetationsflächen in Teilflächen und bestimmen für jede das spezifische Risiko.
- Risikobewertung. Wir ordnen die Werte in eine Risikomatrix ein und übersetzen sie in Kategorien.
- Risikoanalyse. Aus den Kategorien leiten wir ab, wo Risikoreduzierung nötig ist und wie dringend.
Das BBK empfiehlt Expertenschätzungen oder Literaturwerte, wenn belastbare Daten fehlen. Das war hier nicht nötig. Die Analyse läuft vollständig im Geoinformationssystem (GIS).
Ein Rasterfeld – viele Informationen
Jedes Rasterfeld bekam einen Wert für die Eintrittswahrscheinlichkeit und einen für das Schadensausmaß. Diese Rasterweite erlaubt die Analyse auf der Ebene der Kataster. Jedes Rasterfeld enthält ein Stück Kulturlandschaft in dem Maßstab, in dem Wehren und Kreis tatsächlich planen. Wald neben Acker, Grünland, Wegen und häufig auch Bebauung.
Für die Ergebnisdarstellung haben wir das Risiko zusätzlich auf einem gröberen Raster von fünf Kilometern zusammengefasst. Auf der 1-km-Ebene arbeitet die Fachebene, sie findet dort jedes einzelne Rasterfeld wieder. Die 5-km-Zusammenfassung zeigt Risikobereiche auf einen Blick. Sie trägt die Ergebnisse in Gremien, die nicht über einzelne Rasterfelder diskutieren.
Fünf Indikatoren, drei Klassen
Jeden Risikoindikator haben wir in drei Attributklassen eingeteilt. Klasse 1 steht für einen geringen Risikobeitrag, Klasse 3 für einen hohen. In das Modell kam nur, was einen Beleg in der Fachliteratur hat, flächendeckend vorliegt und im Gebiet Unterschiede zeigt.
- Waldtyp nach ATKIS. Das Amtliche Topographisch-Kartographische Informationssystem (ATKIS) unterscheidet Laub-, Nadel- und Mischwald. Für die Abgrenzung nutzen wir die Definition der Bundeswaldinventur. Mischwald liegt vor, wenn mindestens zwei botanische Gattungen jeweils mindestens 10 Prozent der Fläche einnehmen. Ein Laubwald gilt bereits ab 10 Prozent Nadelbaum-Beimischung als gemischt, umgekehrt genauso.
- Landbedeckung nach INSPIRE. Die INSPIRE-Spezifikation unterteilt die Landbedeckung in die Objektarten Bebauung, Vegetationslos, Vegetation und Wasser. Die Daten stammen aus der Fernerkundung, automatisiert abgeleitet aus Sentinel-2-Aufnahmen und digitalen Orthophotos. Sie sind lückenlos und überschneidungsfrei. Siedlungsflächen erhalten Klasse 3, dahinter folgen Agrar- und Grünflächen. Warum, steht weiter unten.
- Bodenart. Sandige Böden sind anfälliger für Brände als lehmige. Tonhaltige, tiefgründige Böden speichern mehr Wasser. Das hält den Bestand auch in Trockenperioden länger vital und senkt die Anfälligkeit. Kiefernbestände auf Sandboden sind das ungünstigste Paar.
- Löschwasserversorgung. Offene Gewässer, Löschwasserteiche, Zisternen, Hydranten und temporäre Wasserbehälter zählen als Quellen. Fehlt jede Versorgung, erhält das Rasterfeld Klasse 3. Dieser Indikator wirkt auf das Schadensausmaß, nicht auf die Eintrittswahrscheinlichkeit. Wer früher wirksam löschen kann, begrenzt den Schaden.
- Gefährdete Objekte. Einrichtungen, die im Waldgebiet oder nahe an Vegetationsflächen liegen, erhöhen das mögliche Schadensausmaß eines Rasterfelds.
Die folgende Übersicht zeigt das Bewertungsschema.
| Indikator | Klassifizierung (Klasse 1 bis 3) | Gewichtung |
|---|---|---|
| Waldbedeckung (ATKIS) | Laubwald niedrig, Mischwald mittel, Nadelwald hoch | |
| Landbedeckung (INSPIRE) | Grünflächen niedrig, Agrarflächen mittel, Siedlungsflächen hoch | |
| Bodenart | tonhaltig-tiefgründig niedrig, sandig hoch | |
| Löschwasserversorgung | Klasse 3, wenn keine Versorgung über Hydranten oder andere Vorrichtungen besteht | |
| Gefährdete Objekte | nach Lage im oder am Wald- und Vegetationsgebiet |
Die drei verwischten Zeilen stehen für die tatsächlich eingesetzten Rasterfeldwerte des Auftraggebers. Diese zeigen wir hier nicht. Methode und Annahmen stehen vollständig im Text.
Nadelwald ist der Risikotreiber
Nadelbäume wie Kiefern, Fichten, Tannen, Lärchen und Douglasien entzünden sich leichter als Laubbäume. Drei Eigenschaften kommen zusammen:
- Trockenes Totholz, ätherische Öle und Harze. Der Brennstoff ist energiereich und zündet leicht.
- Bodennahe Äste junger Bestände. In Dickungen und Stangenholz reichen die Äste bis zum Boden. Das erhöht das Brandrisiko.
- Dicke Nadelstreumatten. Abgefallene Nadeln sammeln sich über lange Zeiträume zu Matten aus leicht entzündbarem Material.
Laubwald puffert dagegen. Seine humose Oberbodenschicht ist feuchter und damit schwerer entzündbar. Deshalb erhält Nadelwald die höchste Attributklasse und Laubwald die niedrigste. Mischwald liegt dazwischen.
Die Bedeckung zählt doppelt
Kein Indikator wirkt so stark auf beide Seiten der Risikoformel wie die Land- und Waldbedeckung. Sie bestimmt, was brennt und wie es brennt. Deshalb haben wir sie bei der Eintrittswahrscheinlichkeit und beim Schadensausmaß doppelt gewichtet. Alle übrigen Indikatoren zählen einfach. Den Gesamtwert je Rasterfeld bildet der Mittelwert über die Risikoklassen der eingesetzten Attribute. Die doppelt gewichtete Bedeckung geht dabei zweimal ein. Dieser Entscheid steht so im Gutachten. Wer das Modell prüft, kann ihn angreifen.
Der Rechenweg an einem fiktiven Beispiel
Ein gedachtes Rasterfeld enthält Nadelwald auf Sandboden am Siedlungsrand, ohne Hydranten, mit einem gefährdeten Objekt am Waldrand. Auf der Eintrittsseite stehen Waldbedeckung Klasse 3 (doppelt), Landbedeckung Klasse 3 (doppelt) und Bodenart Klasse 3. Der Mittelwert beträgt 3, die Eintrittswahrscheinlichkeit fällt in die höchste Klasse. Auf der Schadensseite führen die doppelt gewichtete Bedeckung, das fehlende Löschwasser und das gefährdete Objekt ebenfalls auf Klasse 3. Der Risikowert ist das Produkt, hier 3 mal 3 gleich 9. Das ist kein Rasterfeld des Auftraggebers, sondern der offengelegte Rechenweg.
Vom Risikowert zur Maßnahme
Wir bewerten mit der Risikomatrix nach Nohl. Eine Achse trägt die Eintrittswahrscheinlichkeit in drei Klassen, die andere das Schadensausmaß. Die Multiplikation ergibt den Risikowert von 1 bis 9. Drei Kategorien ordnen die Risikowerte. Die Schwelle, oberhalb derer eine Risikoreduktion mindestens zu prüfen ist, heißt Grenzrisiko.
Jedes Rasterfeld erhält einen parameterabhängigen Risikowert.
- Risikowert 1 bis 5. Unter dem Grenzrisiko. Keine weitere Risikoreduzierung erforderlich.
- Risikowert 6. Eine Risikoreduktion ist zu prüfen.
- Risikowert 7 bis 9. Eine Risikoreduktion ist dringend erforderlich.
Im untersuchten Kreis lagen rund 95 Prozent der Rasterfelder unter dem Grenzrisiko. Für rund 4 Prozent ist eine Reduktion zu prüfen, für rund 1 Prozent ist sie dringend. Das Gesamtbild zeigt ein moderates Risiko. Entscheidend ist aber nicht der Durchschnitt. Entscheidend ist die kurze Liste der Rasterfelder, auf die die ersten Maßnahmen gehen.
Die höchsten Werte liegen am Siedlungsrand
Wer an Waldbrand denkt, denkt an den tiefen Wald. Die Rasteranalyse zeigt ein anderes Bild. Die Rasterfelder mit den höchsten Risikowerten liegen an und in Siedlungsflächen. Der Grund ist belegt. Über 98 Prozent der Waldbrände gehen auf menschliches Handeln zurück. Eine Studie des WWF Deutschland zeigt zudem, dass die Häufigkeit von Bränden mit der Entfernung zu Siedlungen und Straßen abnimmt. Je dichter Besiedlung und menschliche Aktivität, desto höher die Eintrittswahrscheinlichkeit. Trifft der Zündfunke auf Nadelwald ohne gesicherte Löschwasserversorgung, steigt der Risikowert in die höchste Kategorie. Prävention beginnt deshalb am Waldrand der Wohngebiete und nicht an der entlegensten Forsthütte.
Was sich übertragen lässt
Für diese Analysen wurden unter anderem folgende Daten miteinander verschnitten.
- Waldbedeckung aus ATKIS
- Landbedeckung nach INSPIRE aus Fernerkundungsdaten (Sentinel-2-Aufnahmen und digitale Orthophotos)
- Bodenart aus der Bodenkarte
- Löschwasserentnahmestellen und Hydranten aus Unterlagen, die bei Kommunen und Trägern in der Regel vorliegen
- gefährdete Objekte aus vorhandenen Objektlisten
Dazu kommen weitere Daten aus dem antwortING-Data-Warehouse (DWH).
Vier Merksätze aus diesem Teil:
- Die Frage lautet wo, nicht ob. Ein Kreiswert trägt keine Maßnahme, ein Rasterfeld schon.
- Risiko bleibt ein Produkt. Eintrittswahrscheinlichkeit mal Schadensausmaß, nach dem BBK-Leitfaden. Wer nur auf die Gefährdung schaut, übersieht das Schadensausmaß.
- Drei Klassen je Indikator reichen. Grobe, begründete Klassen sind ehrlicher als scheingenaue Dezimalwerte.
- Gewichtungen gehören dokumentiert. Die doppelte Gewichtung der Bedeckung ist ein Entscheid, kein Naturgesetz. Er muss prüfbar bleiben.
Wissen Sie, wo es bei Ihnen zuerst brennt?
Wir erstellen Wald- und Vegetationsbrandkonzepte mit rasterbasierter Risikoanalyse, vom Geodatenmodell bis zur Maßnahmenplanung. In einer kostenlosen Erstberatung ordnen wir ein, welche Datengrundlagen bei Ihnen vorliegen und was sich daraus ablesen lässt.
