Wildland-Urban Interface (WUI) und Waldbrandvulnerabilität in Brandenburg

WUI Kartierung und Abschätzung der Waldbrandvulnerabilität können dabei helfen Wohngebiete zu identifizieren, die am ehesten von einem Waldbrand betroffen sein könnten.

Der fortschreitende Klimawandel führt zu höheren Temperaturen und sinkenden Niederschlagsmengen in den Frühlings-, Sommer- und Herbstmonaten, was das Risiko von Waldbränden in Deutschland erhöht. In den Jahren 2018, 2019 und 2022 waren Waldbrände weit verbreitet und haben große Flächen verbrannt, was darauf hindeutet, dass sie in naher Zukunft ein wachsendes Problem für Deutschland werden könnten. Dem erhöhten Risiko und dem Auftreten von großen Waldbränden steht derzeit ein Wissensdefizit bei Forstpraktikern, Waldbesitzern, Feuerwehrleuten und anderen anerkannten Sicherheitsinstitutionen gegenüber. Um sich auf zukünftige Extremereignisse vorzubereiten, ist es von entscheidender Bedeutung, die Gebiete und Siedlungen zu identifizieren und abzugrenzen, in denen die Probleme im Zusammenhang mit erhöhter Waldbrandgefahr und dem mangelnden Wissen bei weitem am größten sind, nämlich das Wildland-Urban interface (WUI). Das WUI ist bekannt als die Kontaktzone, in der Waldvegetation auf menschliche Infrastruktur trifft oder sich mit dieser vermischt.

Im Rahmen einer Masterarbeit in Zusammenarbeit mit CEDIM wurde ein verständlicher Workflow zur Identifizierung und Charakterisierung des WUI in Brandenburg entwickelt. Unter der Annahme, dass das WUI in Brandenburg überwiegend mit der Entzündung von Waldbränden durch menschliche Aktivitäten gekoppelt ist, wurden Generalized Additive Models und der Random Forest Algorithmus verwendet, um den Einfluss und die Bedeutung verschiedener anthropogener Infrastrukturvariablen auf das Auftreten von Waldbränden zu analysieren. Basierend auf den resultierenden Ergebnissen wurde die Kombination aus Gebäuden und befahrbaren Straßen als die WUI-relevante Infrastrukturkomponente definiert.

Eine Analyse empirischer kumulativer Verteilungsfunktionen (ECDFs) des prozentualen Anteils von Waldbrandereignissen, die in zunehmender Entfernung von ausgewählten WUI-relevanten Infrastrukturen auftreten, bestätigte das Vorhandensein eines räumlichen Clusterings von Waldbrandereignissen. Die kumulative Verteilung der Entfernungen von Brandereignissen zu Infrastrukturen ist mit der von Portugal vergleichbar. Folglich wurde ein bestehender mediterraner Ansatz angewandt, um die WUI-Gebiete in Brandenburg zu kartieren. Die Kartierung ergab letztlich, dass sich 10,7 % der Fläche Brandenburgs und mehr als ein Drittel der Gebäude in WUI-Gebieten befinden. Abbildung 1 zeigt vier verschiedene Karten, die die WUI-Gebiete in den 416 Gemeinden Brandenburgs charakterisieren. WUI-Hotspots befinden sich vor allem im Landkreis Potsdam-Mittelmark, südwestlich von Berlin.

Abb. 1: WUI-Merkmale auf Gemeindeebene in Brandenburg: (a) WUI-Fläche in der Gemeinde als Prozentsatz der Gesamtgemeindefläche, (b) WUI-Fläche in der Gemeinde als Prozentsatz der gesamten WUI-Fläche in Brandenburg, (c) Anzahl der Gebäude in WUI-Gebieten als Prozentsatz aller Gebäude in der Gemeinde und (d) Befahrbare Straßenlänge in WUI-Gebieten als Prozentsatz der gesamten befahrbaren Straßenlänge in der Gemeinde.

In einem zweiten Schritt wurde ein Ansatz zur Ermittlung der WUI-Waldbrandvulnerabilität eingeführt. Die WUI-Waldbrandvulnerabilität wurde als die Anfälligkeit des Gebietes für Schäden durch Waldbrände definiert. Der eingeführte Ansatz berücksichtigt mehrere Parameter, die auf den Komponenten Exposition, Sensitivität und Bewältigungskapazität basieren (vgl. Abbildung 2). Im Rahmen der Masterarbeit wurde die Umweltexpositionskomponente eingehend analysiert. Dazu wurden Monte-Carlo-Simulationen durchgeführt, um die Waldbrand-Selektivität von sechs Landschaftsmerkmalen in angrenzenden Arealen des WUI-Gebiets zu testen. Waldvegetationsklassen, Kampfmittelbelastung und Bodenarten des Oberbodens zeigten deutliche Selektivitätsmuster hinsichtlich der Waldbrandhäufigkeit. Aus den Ergebnissen der Brandselektivitätsanalyse wurde ein Index für die relative Waldbrandanfälligkeit abgeleitet. Gebiete mit hoher Waldbrandanfälligkeit sind dementsprechend durch reine Kiefernbestände auf feinsandigem Mittelsand mit zusätzlicher Kampfmittelbelastung gekennzeichnet.

Abb. 2: Vereinfachter Überblick über die Komponenten, Dimensionen und Parameter, die bei der Ermittlung der WUI-Waldbrandvulnerabilität eine Rolle spielen. Die dargestellten Parameter stellen nur eine mögliche Auswahl von Beispielen dar, die weder vollständig noch endgültig ist.

Die Ergebnisse der Masterarbeit erweitern das Wissen über Waldbrände in Deutschland und bieten eine hilfreiche Grundlage für künftige Arbeiten und die Entwicklung von Präventions- und Mitigationsstrategien, um das Risiko und die Auswirkungen von Waldbränden in Zukunft zu verringern.

Autor: Johannes Brand (Juli 2023)
Titel der Masterarbeit: Development of a Framework to Assess Forest Fire Vulnerability in Germany
Betreuer: Prof. Dr. Fabian Fassnacht und Prof. Dr. Michael Kunz
Zugehöriges Institut am KIT: Institut für Geographie und Geoökologie (IFGG)