Roland Kaitna
Forschungsinteressen
Gravitative Massenbewegungen - Alpine Geomorphologie - Naturgefahrenmanagement
In meiner Forschung interessiere ich mich für die Auslösung, die Dynamik und das Ablagerungsverhalten von alpinen Naturgefahrenprozessen im Rahmen ingenieurtechnischer Risikoanalysen.
Ein zentrales Interessensgebiet ist das Fließverhalten gravitativer Massenbewegungen wie Muren oder Bergstürze sowie deren Wechselwirkungen mit technischen Schutzmaßnahmen. Unsere Arbeit kombiniert Feldmessungen in Wildbach-Einzugsgebieten mit Laboruntersuchungen von granularen Systemen. Ein zentrales Ziel ist es, im Labor entwickelte Methoden – etwa zur Messung von basalen Spannungen und interne Geschwindigkeitsprofilen – auf natürliche Bedingungen im Feld zu übertragen. Dieser multi-skalige Ansatz unterstützt die Entwicklung und Validierung numerischer Simulationswerkzeuge, darunter DebrisFrame, eine derzeit in Entwicklung befindliche Open-Source-Plattform zur Unterstützung angewandter Gefahren- und Risikoanalysen.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt liegt auf der Untersuchung hydro-meteorologischer und geomorphologischer Auslösebedingungen von alpinen Naturgefahrenprozessen sowie auf der Frage, wie der Klimawandel Häufigkeit und Intensität zukünftiger Ereignisse beeinflussen könnte. Durch eine prozessorientierte Analyse der Auslösemechanismen streben wir an, ein quantitatives Rahmenwerk zur Vorhersage von Wildbachprozessen und Sedimenttransfer in alpinen Regionen unter sich verändernden klimatischen Bedingungen zu entwickeln.
Current group members
Georg Nagl (Post-doc)
Maximilian Ender (PhD student; topic: Dynamics and Flow Behavior of Natural Debris Flows)
Felix Klein (PhD student; topic: Flow Behavior of Granular Suspensions on a Laboratory Scale)
Julian Lahrssen (PhD student; topic: Development of the open-source simulation tool DebrisFrame)
Current projects
DebrisFrame - The Open Source Debris Flow Framework (DebrisFrame). Collaboration project, funding organization: Bundesministium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft, Abteilung III/4 – Wildbach und Lawinenverbauung und Schutzwaldpolitik, duration: 01.2025 – 12.2027 (PI).
Safety assessment Verbund (CLIMPACT4VERBUND). Funding: VERBUND Energy4Business GmbH, duration: 11.2024 - 10.2027 (partner).
Long-term relationship of debris flows and climate change (DFClim). Funding: FWF Österreichischer Wissenschaftsfonds, ESPRIT Program (host).
Murgangmonitoring Rauris [Debris flow monitoring Rauris] (MurMo). Funding: Bundesministium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft, Abteilung III/4 – Wildbach und Lawinenverbauung und Schutzwaldpolitik, duration: 10.2024 – 09.2027 (PI).
Flow behavior of debris flows at different scales (Behave). Funding organization: FWF Österreichischer Wissenschaftsfonds, project no. PAT2495323, duration: 12.2024 – 11.2028 (PI).
Doctoral school Hazards and risks in alpine regions under global change (HADRIAN). Funding organization: University of Natural Resouces and Life Sciences, Vienna, duration: 10.2021 – 09.2026 (co-PI).
Lehre
871.322 Mountain Hazard Processes (co-teaching)
871.358 Dynamics of Geophysical Flows
871.192 Wildbach- und Lawinenverbauung (co-teaching)
871.312 Naturgefahren
871.343 Wassergefahren - Analyse und Bewertung (co-teaching)
872.318 Climate change impacts on hazards in mountain regions (co-teaching)
870.408 Integrative and interdisciplinary research methods for natural hazards and risks II (co-teaching)
Find here a list of topics for a master thesis
Publications
Full list (BOKU site with link to CV)
Full list (Google scholar)
Selected publications
Jacquemart, M., Weber, S., Chiarle, M., Chmiel, M., Cicoira, A., Eckert, N., Gaume, J., Giacona, F., Hirschberg, J., Kaitna, R., Magnin, F., Mayer, S., Moos, C., van Herwijnen, A., Stoffel, M. (2024): Detecting the impact of climate change on alpine mass movements in observational records from the European Alps. Earth-Science Reviews 104886 (doi: 10.1016/j.earscirev.2024.104886).
Kaitna, R., Prenner, D., Switanek, M., Maraun, D., Stoffel, M., Hrachowitz, M. (2023): Changes of hydro-meteorological trigger conditions for debris flows in a future Alpine climate. Science of the Total Environment, 872, 162227, doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.162227
Nagl, G., Huebl, J., Kaitna, R. (2020): Velocity profiles and basal stresses in natural debris flows. Earth Surface Processes and Landforms (doi.org/10.1002/esp.4844).
Fischer, J.T., Kaitna, R., Heil, K., Reiweger, I. (2018): The heat of the flow - thermal equilibrium in gravitational mass flows. Geophysical Research Letters (doi: 10.1029/2018gl079585).
Prenner, D., Kaitna, R., Mostbauer, K., & Hrachowitz, M. (2018): The value of using multiple hydrometeorological variables to predict temporal debris flow susceptibility in an Alpine environment. Water Resources Research 54 (doi: 10.1029/2018WR022985).
Ballesteros-Cánovas, J.; Stoffel, M.; Corona, C.; Schraml, K.; Gobiet, A.; Tani, S.; Sinabell, F.; Fuchs, S. & Kaitna, R. (2016): Debris-flow risk analysis in a managed torrent based on a stochastic life-cycle performance. Science of The Total Environment 557, 142-153 (doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.03.036)
Kaitna, R.; Palucis, M.; Yohannes, B.; Hill, K. & Dietrich, W.E. (2016): Effects of Coarse Grain Size Distribution and Fine Particle Content on Pore Fluid Pressure and Shear Behavior in Experimental Debris Flows. Journal of Geophysical Research: Earth Surface (doi: 10.1002/2015JF003725)
Leonardi, A.; Cabrera, M.; Wittel, F. K.; Kaitna, R.; Mendoza, M.; Wu, W. & Herrmann, H. J. (2015): Granular front formation in free-surface flow of concentrated suspensions. Physical Review E 92, 052204 (doi: 10.1103/PhysRevE.92.052204)
Schraml, K., Thomschitz, B., McArdell, B.W., Graf, C., Kaitna, R. (2015): Modeling debris-flow runout patterns on two alpine fans with different dynamic simulation models. Natural Hazards and Earth System Sciences 15, 1483–1492 (doi:10.5194/nhess-15-1483-2015).
Kaitna, R., Dietrich, W.E., Hsu, L. (2014): Surface slopes, velocity profiles and fluid pressure in coarse-grained debris flows saturated with water and mud. Journal of Fluid Mechanics, vol. 741, pp. 277-403 (doi: 10.1017/jfm.2013.675). [Awarded with the Best Paper Award of the “Jubiläumsfonds der Stadt Wien”]
Schneider, D., Huggel, C., Haeberli, W., Kaitna, R. (2011): Unraveling driving factors for large rock-ice avalanche mobility. Earth Surface Processes and Landforms. (doi: 10.1002/esp.2218).
Kaitna, R., Chiari, M., Kerschbaumer, M., Kapeller, H., Zlatic-Jugovic, J., Hengl, M., Huebl, J. (2011): Physical and numerical modelling of a bedload deposition area for an Alpine torrent. Natural Hazards and Earth System Sciences 11: 1589-1597 (doi:10.5194/nhess-11-1589-2011).
Fuchs, S.; Kaitna, R.; Scheidl, C. & Huebl, J. (2008): The application of the risk concept to debris flow hazards. Geomechanics and Tunnelling 1, 120-129 (doi: 10.1002/geot.200800013).
Kaitna, R., Rickenmann, D. (2007): A new experimental facility for laboratory debris flow investigation. Journal of Hydraulic Research. Vol.45, No.6, pp. 797-810.