Universität zu Köln

Nirwansyah, Anang Widhi ORCID: 0000-0001-8440-6603 (2021). Evaluating Tidal Flood Risk on Salt Farming Land Empirical and Methodological Insights from a Case Study in Northern Java. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Coastal regions have been threatened by coastal hazards, including tidal flooding, in recent years. Many studies have focused on evaluating flood risks in urban areas because complete data is available. However, tidal flooding in data-poor rural coastal areas has hardly been discussed. In addition, there is still no consensus among academics concerning the development of methods to evaluate flood risk in rural coastal areas with different local set-tings, including agriculture, aquaculture, or even salt farming. Filling the re-search gaps on developing flood risk evaluation on data-sparse regions is cru-cial to support disaster risk reduction policies integrated with local economic resources. This dissertation presents an original approach in integrating a hy-drodynamic model, geospatial data, and a geographic information system (GIS) in the rural coastal area of Cirebon, West Java, Indonesia, with a salt farming setting. The study focuses on answering the central topic: Developing an initial model to evaluate tidal flood risk in a data-scarce region using geo-spatial data. Because limited data is available, the model developed must be able to be implemented in rural coastal areas that are subject to regular tidal flooding. The current thesis evaluates the tidal flood hazard through depth and duration factors. The physical vulnerability from natural science and engineering perspectives have been manifested through the so-called damage function. This study also presents detailed economic loss figures for each par-cel representing the risk level in different stages of production. Moreover, a comparison method has been implemented by multicriteria analysis (MCA) using an Analytical Hierarchical Process (AHP) to validate the flood risk model. This MCA-AHP process involves experts justifying all selected variables in the hazard, vulnerability, and risk analysis. The results reveal that tidal floods have affected rural coastal regions, especially in the salt farming area of Cirebon. The established hydrodynamic model has successfully identified the magnitude and distribution of tidal flooding for two events of 2016 and 2018 on salt ponds. This finding extends the utilization of the hydrodynamic model to simulate specific tidal flood events for rural coastal settings with restricted datasets. A synthetic approach using local information from farmers has contributed to the measurement of the expected monetary loss for these two former tidal flood events. This method is employed to construct a damage function that portrays a simple form of physical vulnerability of salt farming based on flood depth and dura-tion factors. The two tidal flood events studied represented the pre-production and harvesting periods had minimal economic impacts. Lastly, the multicriteria approach has also portrayed the risk condition of salt farming by using hazard and vulnerability parameters. With limited data available, this approach has successfully identified the tidal flood risk in salt ponds into the maps. The comparison of this parametric approach with the hydrodynamical approach has shown a strong statistical correlation that marks the relation between risk level and expected loss. However, there are some uncertainties from data input in the numerical hydrodynamic model and the subjectivity of the experts in the analytical process. The findings in this thesis can be converted to the advancement of cru-cial policy implications. The thesis has the potential to improve disaster risk reduction, specifically in salt-farming areas. The integration of flood risk maps based on hydrodynamic and multicriteria inputs can support the im-plementation of a targeted disaster risk reduction policy under data-poor conditions. Finally, the risk evaluation analysis can assist government policies targeting the increase of productivity of salt farming, such as the national Indonesian target of salt self-sufficiency, flood risk reduction via structural measures, mangrove conservation and integrated coastal planning policies.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Küstenregionen sind in den letzten Jahren durch Küstengefahren, ein-schließlich Überschwemmungen, bedroht worden. Viele Studien haben sich auf die Bewertung von Hochwasserrisiken in städtischen Gebieten kon-zentriert, da dort vollständige Daten verfügbar sind. Gezeitenüberschwem-mungen in datenarmen ländlichen Küstengebieten wurden jedoch kaum erör-tert. Darüber hinaus besteht unter den Wissenschaftlerinnen und Wissen-schaftlern noch immer kein Konsens über die Entwicklung von Methoden zur Bewertung des Hochwas¬serrisikos in ländlichen Küstengebieten in unter-schiedlichen lokalen Kontexten, wie z.B. Landwirt¬schaft, Aquakulturen oder Salzgewinnung. Die Schließung der Forschungslücken bei der Entwicklung von Hochwasserrisikobewertungen in datenarmen Regionen ist von ent-scheidender Bedeutung, um Ma߬nahmen zur Verringerung des Katastrophen-risikos unter Berücksichtigung der lokalen wirtschaftlichen Ressourcen zu unterstützen. In dieser Dissertation wird ein neuartiger Ansatz vorgestellt, der ein hydrodynamisches Modell, Geo¬daten und ein Geographisches Informations-system (GIS) vereint und für den Salzanbau in der ländlichen Küstenregion von Cirebon, West-Java, Indonesien anwendet. Die Studie konzentriert sich auf die Bearbeitung des zentralen Themas: Entwicklung eines ersten Modells unter Verwendung von Geodaten zur Bewertung des Hochwasserrisikos durch Gezeiten in einer datenarmen Region. Das entwickelte Modell muss in ländlichen Küstengebieten, die regelmäßig von Tidehochwasser betroffen sind, eingesetzt werden können. In der vorliegenden Arbeit wird die Tide-hochwassergefährdung durch die Faktoren Tiefe und Dauer bewertet. In dieser Studie werden auch detaillierte Zahlen zu den wirtschaftlichen Verlusten für jede Parzelle vorgelegt, die das Risikoniveau in verschiedenen Produkti-onsstadien dar¬stellen. Darüber hinaus wurde eine Vergleichsmethode durch eine multikriterielle Analyse (MCA) unter Verwendung eines Analytischen Hierarchischen Prozesses (AHP) eingeführt, um das Hochwasserrisikomodell zu validieren. Dieser MCA-AHP-Prozess beinhaltet, dass Expertinnen und Ex-perten ausgewählte Variablen in der Gefahren-, Anfälligkeits- und Risikoana-lyse begründen. Die Ergebnisse zeigen, dass die ländlichen Küstenregionen, vor allem im Salzanbaugebiet von Cirebon, von Flutkatastrophen betroffen sind. Das erstellte hydrodynamische Modell hat erfolgreich das Ausmaß und die Vertei-lung von Tidehochwasser auf Salzteichen für zwei Ereignisse in den Jahren 2016 und 2018 ermittelt. Dieses Ergebnis bestätigt die Nutzung des hydrodynamischen Modells für die Si¬mulation spezifischer Tidehochwasserereignisse in ländlichen Küstengebieten mit nur begrenzt vorliegenden Datensätzen. Ein synthetischer Ansatz, der lokale Informationen von Landwirten nutzt, hat da-zu beigetragen, den erwarteten monetären Schaden für diese beiden früheren Hochwasserereig¬nisse zu ermitteln. Mit dieser Methode wird eine Schadens-funktion konstruiert, die eine einfache Form der physischen Verwundbarkeit der Salzlandwirtschaft auf der Grundlage der Faktoren Überschwem-mungstiefe und -dauer abbildet. Die beiden untersuchten Hochwasserereignisse in der Vorproduktions- und Erntezeit hatten nur geringe wirtschaftliche Auswirkungen. Schließlich hat auch der multikri¬terielle Ansatz anhand von Gefahren- und Anfälligkeitsparametern die Risikobedingungen für den Salzanbau dargestellt. Mit diesem Ansatz kann das Hochwasserrisiko in den Salzteichen in den Karten abgebildet werden. Der Vergleich dieses parametrischen Ansatzes mit dem hydrodynamischen Ansatz weist eine starke statistische Korrelation auf, die das Verhältnis zwischen Risikoniveau und erwarte-tem Schaden kennzeichnet. Allerdings gibt es einige Unsicherheiten durch die Dateneingabe in das numerische hydrodynamische Modell und die Subjektivität der befragten Expertinnen und Experten im analytischen hierarchischen Prozess. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse können zur Entwick-lung wichtiger politischer Handlungsempfehlungen genutzt werden. Die Arbeit hat das Potenzial, die Katastrophenvorsorge insbeson¬dere in Salzgewinnungsgebieten zu verbessern. Die Integration von Hochwasserrisikokarten, die auf hydrodynamischen und multikriteriellen Daten basieren, kann die Umsetzung einer gezielten Katastro¬phenvorsorgepolitik unter datenarmen Bedingungen unterstützen. Schließlich kann die Analyse der Risikobewertung die Politik der Regierung unterstützen, die auf die Steigerung der Produktivität des Salzanbaus abzielt. Dazu zählen z.B. das nationale indonesische Ziel der Selbstversorgung mit Salz, die Verringerung des Hochwasserrisikos durch strukturelle Maßnahmen, der Schutz der Mangroven und eine integrierte Küstenplanung. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Nirwansyah, Anang Widhi anangwidi@ump.ac.id orcid.org/0000-0001-8440-6603 UNSPECIFIED
Contributors:	Contribution Name Email Author Nirwansyah, Anang Widhi anangwidi@ump.ac.id Scientific advisor Braun, Boris boris.braun@uni-koeln.de
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-548014
Date:	29 November 2021
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Geosciences > Geographisches Institut
Subjects:	Economics Natural sciences and mathematics Earth sciences Geography and travel
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language salt farming land, tidal flood, risk, northern java UNSPECIFIED
Date of oral exam:	29 November 2021
Referee:	Name Academic Title Braun, Boris Prof Bareth, Georg Prof Dunai, Tibor Prof
Funders:	Indonesia Endowment Fund for Education (LPDP)
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/54801