Udvidelsen af Rønne Havn. Juni 2016 BILAG 2 - METOCEAN

Transkript

1 Udvidelsen af Rønne Havn Juni 2016 BILAG 2 - METOCEAN

2 PROJEKT Bilag 2 - MetOcean Projekt nr Version 2 Dokument nr Final TEB KAJE KAJE Draft TEB KAJE KAJE Rev. Beskrivelse Udført Tjek Godkendt Dato NIRAS A/S CVR-nr T: D: Sortemosevej 19 Tilsluttet FRI F: M: Allerød E: niras@niras.dk E: kaje@niras.dk

3 INDHOLD 1 Indledning Projektet Forkortelser Sammenfatning Vind Vandstand Strøm Bølger Ekstremværdier Metode Normalforhold Ekstremværdi Sandsynlighedsfunktioner Least square method Frekvensfunktion Kombineret hændelse Datagrundlag Vind & vandstand Rønne, observeret Strøm, modelleret Bølger, modelleret Vind, modelleret og korrigeret Normal forhold Vind Vandstand Strøm Bølger Bølgeperiode vs. middel bølgeretning Signifikant bølgehøjde vs. Peak period Signifikant bølgehøjde vs. maksimal bølgehøjde Valg af nomalår Ekstremforhold Valg af periode Ekstrem vind Vandstand Strøm Bølger Vandstand vs. Vind Vandstand vs. Bølger... 40

4 INDHOLD 9 Citerede værker... 42

5 1 INDLEDNING Rønne Havn planlægger en større udvidelse af havnen. Denne rapport indeholder en analyse af kystens historiske udvikling og en beskrivelse af de nuværende tilstødende kyststrækninger baseret på en inspektion af kysterne foretaget 31. Marts og 1. April PROJEKTET Udbygningen af havnen er delt op i to udbygningsfaser I og II (Figur 1). Figur 1: Planlagt fase I og II udvidelse af Rønne Havn. Fase I består af anlæg af en m lang hydraulisk strømlinet ydermole, som beskytter et samlet havneareal på m 2. Havnens NV-SØ orienterede ydermole ligger ca. 540 m fra kysten på m vanddybde. Som led i den hydrauliske optimering af havnens ydre perimeter er kystlinjen syd for havnen ud for Galgeløkke rykket frem med ca. 50 m (Figur 1). Der anvendes ca m 3 til at opbygge sandfodringen, som har et samlet areal ca m 2. Havnen vil blive uddybet til en vanddybde på -11 m ved afgravning af ca m 3, som forventes genanvendt til opbygning af havnearealer. 1

6 I Fase II forlænges det ydre dækværk yderligere ca. 700 m og de eksisterende dækværker forkortes/fjernes (Figur 1). Havnearealet øges til m 3 bla. ved at genbruge m 3 materiale, som stammer fra uddybningen af havnebassinerne. 3 FORKORTELSER Dgn: ECMWF: Hmax: Hs: Lat: Lon: Max: Mean: Min: P50%: POT Stdev: Tp: degree north grader i forhold til nord The European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Maksimal bølgehøjde Signifikant bølgehøjde latitude longitude maksimum middelværdi minimum 50% fraktilen Peak over threshold standard afvigelsen peak bølgeperiode 4 SAMMENFATNING Normal- og ekstremforholdene for Rønne Havn er belyst ved så vidt muligt at benytte observerede værdier og hvor dette ikke har været muligt så at bruge modelleret. 4.1 Vind Vindforholdene ved Rønne domineres af vestlige vinde både i tid og mht. ekstremhændelser. I perioden 2005 til 2015 er den gennemsnit vind 6,2 m/s og den højeste 25,6 m/s målt under Bodil i december Vandstand I mere end 80% af tiden ligger den observeret vandstand inden for +/- 0,25 m. I perioden 2007 til 2015 er der målet hhv. en maksimum og minimum vandstand på hhv. +1,05 m og -1,13 m. Vandstande er til en vis grad negativt korreleret med vinden, således at lavvande er sammenfaldende med høje vinde fra vest og højvande med høje vinde fra nord. 4.3 Strøm Ud for Rønne Havn er strømmen i gennemsnit over året omkring 0,1 m/s. Strømhastighed over 0,4 m/s forekommer, men er relativ sjælden og er i perioden 2007 til 2015 kun registreret i 0,5% af tiden. Retningen domineres af nordsydgående strøm parallelt med kysten. 2

7 4.4 Bølger Bølgerne er korreleret til vinden og de største bølger er sammenfalden med storm fra vest. Den højeste bølge på 4,7m i perioden 2007 til 2015 blev modelleret under Bodil. I gennemsnit er den signifikante bølgehøjde omkring 0,8 m noget højere om vinteren og noget lavere om sommeren. 4.5 Ekstremværdier Ekstremværdierne for vind, vandstand, strøm og bølger er for design af bølgebryder præsenteret i tre tabeller. Den første som et konservativt bud, hvor der ikke er taget hensyn til at bølgehøjde versus vandstand og de to efterfølgende for vandstand hhv. under og over 0,1 m. Returperiode Vind Hs Hmax Tp Vandstand Strøm [år] [m/s] [m] [m] [s] [m] [m/s] Tabel 1 Ekstremværdier for vind, vandstand, strøm og bølger - konservativt estimat. Returperiode Vind Hs Hmax Tp Vandstand Strøm [år] [m/s] [m] [m] [s] [m] [m/s] Tabel 2 Ekstremværdier for vind kombineret hændelse, vandstand, strøm og bølger for vandstande mindre end 0,1 m Returperiode Vind Hs Hmax Tp Vandstand Strøm [år] [m/s] [m] [m] [s] [m] [m/s] Tabel 3 Ekstremværdier for vind kombineret hændelse, vandstand, strøm og bølger for vandstande større end 0,1 m 3

8 4

9 5 METODE De forskellige data serier er analyseret mht. normalforhold, ekstrem værdier og for udvalgte parameter også den kombineret hændelser i forhold til en anden parameter Normalforhold Alle data præsenteres som tidsserier, scatter tabeller med angivelse af varighed i procent af tiden og for parameter med tilknyttet retningen også pr. retningsinterval. Sidstnævnte er ligeledes præsenteret som roser Ekstremværdi Ekstremværdi estimatet er baseret på fit med Weibull (to og tre parameter), Gumbel eller Lognormal for at illustrere de forskelle der ligger i valget af fit, men også for at give mulighed for at valg af det mest optimale fit. For at bestemme ekstremværdierne er dataserien analyseret som beskrevet i [1]. Metoden kræver at data er 1. Uafhængige altså ingen korrelation mellem ekstremhændelserne; 2. Homogene data skal tilhøre den samme statistiske fordeling og 3. Stationær data skal være fri for klimatiske trends. Til at sikre 1) er der benyttet en Peak-over-Threshold (POT) analyse med et predefineret antal hændelser pr. år samt at afstanden mellem hændelserne skal være adskilt med mere end 2 dage. Ved at bruge data fra samme kilde eller baseret på samme kilde (randdata til model og samme modelparameter) er 2) sikret. Data er yderligere kontrolleret visuelt ved at betragte plot af tidsserierne. Ligeledes ved at betragte tidsserierne visuelt er der kontrolleret for trends til kontrol af 3). Ydermere vil en ikke ligelig fordeling af POT værdierne være en indikere af en eventuel trend. For data med tilknyttet retning er disse opdelt i predefineret intervaller f.eks.. 30 svarende til 12 intervaller, og på samme vis over året. Ekstremværdierne er herefter bestemt for hver af grupperingerne. Ydermere er ekstremhændelserne for hele perioden med data bestemt for udvalgte frekvensfunktioner estimeret med fire sandsynlighedsfunktioner alle ved brug af least square. Til vurdering af følsomheden/usikkerhed mht. valg af sandsynligheds- og frekvensfunktion. 5

10 Sandsynlighedsfunktioner Tendensen for de fundne POT værdier er ekstrapolereret med de kendte sandsynlighedsfunktioner: Gumbel [2] F = P(X < x) = e e (x B A ) Weibull 2 [2] F = P(X < x) = 1 e (x x A )k Weibull 3 [2] k F = P(X < x) = 1 e (x B A ) 1 Generalized Extreme Value [3] F = P(X < x) = e (1+k(x B A )) k hvor X er POT værdien, x er en realisering af X, P er sandsynlighed, F er derved sandsynligheden for at X overstiger x og A, B og k er fordelingsparametre som skal estimeres Least square method Fejlen mellem den estimerede fordelingsfunktion og ekstremværdierne kaldes for et residual. Least square method finder de fordelingsparametre der giver den mindste totale fejl (Sum of squares, SS) som beregnes som: N 2 SS = res i i=1 hvor res i er residuallet af den i te ekstremværdi og N er det totale antal ekstremværdier. Fordelingsparametrene bestemmes ved at omskrive fordelingsfunktionerne til en lineær funkton i et semilogaritmiske koordinatsystem, X = AY + B hvor A og B er fordelingsparametrene. Y er, for de anvendte fordelingsfunktioner, beskrevet ved: Gumbel [2] Y = ln ( ln(f)) Weibull 2 [2] Y = ln(1 F) 1 k (B = x ) Weibull 3 [2] Generalized Extreme Value (GEV) [3] Y = ln(1 F) 1 k Y = k ( 1 ln ( 1 ) 1 F ) k 6

11 hvor F er frekvensfordelingen Frekvensfunktion Til beregning af den ovenstående Y er det nødvendigt, at estimerer fordelingen af ekstremhændelser i tiden. Følgende 4 frekvensfordelinger er anvendt: F1=1-i/(N+1) California, [2] F2=1-(i-0.3)/(N+0.4) Benard, [2] F3=1-(i-3/8)/(N+1/4) Blom, [2] F4=1-(i-0.44)/(N+0.12) Gringorten, [2] Hvor N er det totale antal af ekstremhændelser og i 1,N er den faldende rangordenen af ekstremværdier, således at den største hændelse for tildelt den laveste frekvens svarende til den største returperiode. Sammenhængen mellem frekvensen, F (som er givet ved enten F1, F2, F3 eller F4), og returperioden, T, bestemmes ved: T=1/(λ(1-F)) hvor λ er intensiteten af ekstremhændelser (eller ekstremintensitet) bestemt ved: λ=n/(t ) hvor t er den totale måleperiode i år. I den anvendte metode er måleperioden bestem som varigheden mellem det tidligste og seneste datapunkt. Huller i tidsserien bliver derved inkluderet ved bestemmelse af måleperioden. Sidstnævnte gælder kun vind og vandstand fra Rønne Havn. De fire frekvensfordelinger giver forskellige returperioder for en given ekstremhændelse: 7

12 Med F1 giver den højeste ekstremhændelse en returperiode der cirka svarer til måleseriens længde dvs. 10 års data medføre at den største værdi har en returperiode på 10 år. Hvor der ved brug af F4 for den største ekstremhændelse opnås en returperiode, der er cirka dobbelt så stor som måleseriens længde dvs. 10 årsdata medføre at den største værdi har en returperiode på 20 år. Forhold der naturligvis har betydende indflydelse på de estimeret returværdier Kombineret hændelse Den kombineret hændelse er fundet ved at den ene parameter er grupperet med et defineret interval, hvorefter den anden parameter forekommende indenfor intervallet er fittet med en tre parameter Weibull fordeling. Herved kan returperiode for parameter nummer 2 findes for hvert af intervallerne af parameter nummer 1. Andre fordelinger end en tre parameter Weibull kan anvendes, men det er vurderet, at det bedst fit opnås med denne funktion. 8

13 6 DATAGRUNDLAG De statistiske analyser er baseret på en kombination af observationer og modelleret data for at opnå et tilstrækkeligt datagrundlag. De betragtede positioner er vist på Figur 2.! Model # Vandstand & vind observeret Figur 2 Placering af hhv. observeret og modelleret data Vind & vandstand Rønne, observeret Rønne Havn har opsat en vind- og vandstandsmåler på kajen i den sydlige del af havnen: :20 til :00 Tidsligopløsning: 10 min Højde:10 m over kaj Kote vandstand: ukendt. Lat (WGS84): Lon (WGS84): Parameter: Vindhastighed, - retning, stød, lufttryk, luft- og vand temperatur samt vandstand Dækning: ca. 97% Kilde: Rønne Havn A/S 9

14 6.1.2 Strøm, modelleret til Tidsligopløsning: 10 min Niveau: Dybde middel UTM 32N, WGS 84 (861711, ) Parameter: Strømhastighed og -retning. Dækning: 100% Kilde: [4] Bølger, modelleret til Tidsligopløsning: 10 min Niveau: - UTM 32N, WGS 84 (861711, ) Parameter: signifikant bølgehøjde, maksimum bølgehøjde, middel bølgeretning, peak bølgeperiode,. Dækning: 100% Kilde: [4] Vind, modelleret og korrigeret ECMWF vinde er givet som 2D vindfelter repræsenteret ved en hhv. østlig og nordlig hastighedskomponent som øjebliklige vinde 10 m over terræn. Opløsningen er horisontalt 0,125 x 0,125 grad og tidslig 6 timer for perioden 1979 til 2016 i alt 36 år. En serie med højere tidslig opløsning (ERA-20c, Daily) er også til rådighed, men data kunne ikke verificeres, hvorfor det blev besluttet at anvende ovenfor nævnte data. Herudover er data korrigeret i hht. målinger på FINO2 som beskrevet i [4]. 10

15 Kilde: ECMWF [5] 11

16 7 NORMAL FORHOLD Analysen af normal forhold er baseret på perioden med samhørende data af vind, vandstand, strøm og bølger, hvoraf de to første er de observeret fra Rønne Havn og de to sidst modelleret umiddelbart ud for havnen bekåret til af dække et helt antal for ikke at få en skæv fordeling af de forskellige sæson variationer. Alt i alt er der sammenhørende data for en periode på 8 år gående fra til Vind Den højeste vind i Rønne i perioden 2007 til 2015 er 25,6 m/s observeret under stormen Bodil i december For samme periode er den årlige gennemsnitsvind 6,2 m/s og medianen 5,7 m/s, Figur 3 og Tabel 5. Vestlige vind forekommer i mere end af 50% af tiden og er også den retning med den højest gennemsnitsvind på over 7,5 m/s, Figur 4 og Tabel 4. Over året varierer median vinden fra 4,7 m/s i sommermånederne til mere end 7,0 m/s i månederne december og januar, Tabel 5. Figur 3, Rønne Havn - Observeret vind 12

17 Figur 4, Rønne Havn - Vindrose Vindhastighed [m/s] Vindretning [dgn] Fra Til Omni % 1.38% 0.80% 0.57% 0.53% 0.65% 0.51% 0.42% 0.46% 0.51% 0.46% 0.59% 7.85% % 2.71% 2.05% 2.70% 1.75% 1.72% 1.17% 0.91% 1.47% 1.48% 1.31% 1.74% 21.62% % 2.20% 1.72% 3.43% 2.91% 1.64% 1.50% 1.25% 2.46% 2.21% 1.29% 1.56% 23.77% % 1.01% 0.90% 1.36% 2.22% 1.98% 1.74% 1.50% 3.40% 2.61% 0.94% 0.87% 19.27% % 0.31% 0.26% 0.21% 0.86% 1.02% 2.01% 1.33% 3.24% 2.61% 0.63% 0.54% 13.45% % 0.08% 0.06% 0.01% 0.30% 0.48% 1.13% 1.07% 2.15% 1.97% 0.38% 0.29% 8.07% % 0.01% 0.01% 0.00% 0.11% 0.18% 0.60% 0.63% 1.05% 0.98% 0.13% 0.10% 3.84% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.02% 0.06% 0.19% 0.21% 0.41% 0.39% 0.03% 0.03% 1.34% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.08% 0.08% 0.22% 0.14% 0.01% 0.00% 0.55% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.03% 0.02% 0.08% 0.04% 0.01% 0.00% 0.18% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.01% 0.02% 0.00% 0.00% 0.04% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.00% 0.01% Sum 3.67% 1.63% 1.50% 2.12% 3.26% 14.85% 7.53% 10.46% 25.55% 16.10% 4.56% 8.76% 100% P50% [s] Tabel 4, Rønne Havn - Vindhastighed vs. vindretning Vindhastighed [m/s] Måned Fra Til Året % 0.59% 0.62% 1.04% 1.06% 0.82% 0.71% 0.59% 0.47% 0.55% 0.43% 0.53% 7.9% % 1.63% 1.95% 2.12% 2.36% 2.21% 2.16% 1.79% 1.47% 1.63% 1.37% 1.41% 21.6% % 1.76% 2.23% 2.54% 2.38% 2.44% 2.31% 2.15% 1.77% 1.69% 1.53% 1.46% 23.8% % 1.52% 1.81% 1.51% 1.74% 1.47% 1.80% 1.43% 2.10% 1.63% 1.57% 1.29% 19.3% % 1.03% 1.07% 0.66% 0.72% 0.73% 0.97% 1.47% 1.31% 1.32% 1.44% 1.30% 13.5% % 0.70% 0.47% 0.26% 0.19% 0.37% 0.39% 0.66% 0.73% 0.92% 1.04% 1.30% 8.1% % 0.32% 0.21% 0.07% 0.03% 0.11% 0.14% 0.28% 0.28% 0.49% 0.53% 0.75% 3.8% % 0.14% 0.07% 0.01% 0.00% 0.04% 0.02% 0.10% 0.07% 0.15% 0.22% 0.28% 1.3% % 0.04% 0.04% 0.00% 0.00% 0.02% 0.00% 0.02% 0.01% 0.06% 0.08% 0.11% 0.5% % 0.01% 0.01% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.01% 0.00% 0.03% 0.02% 0.03% 0.2% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.01% 0.01% 0.0% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.0% P50% [s] Tabel 5, Rønne Havn - Vindhastighed over året 13

18 7.2 Vandstand I perioden fra 2007 til 2015 er der målet hhv. en maksimum og minimum vandstand på hhv. 1,05 m og -1,13 m, Figur 5. Den største variation forekommer i vintermånederne, både maksimum og minimum forekommer i januar, mens variationen i sommermånederne er mindre, Tabel 6. Hovedparten af vandstandene ligge i intervallet -0,25 m til +0,25 m med lidt over 80% af tiden. Højvande er til en vis grad korreleret til nordlige vind, mens der ikke er nogen entydig sammenhæng mellem vindretning og vandstand, Figur 6. Figur 5, Rønne Havn - Observeret vandstand ( til ) Vandstand [m] Fra Til Måned [m] [m] Året % 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% % 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% % 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% % 0.1% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.1% 0.3% % 1.3% 1.1% 0.7% 0.3% 0.3% 0.0% 0.0% 0.4% 0.7% 0.4% 0.7% 6.9% % 3.6% 3.8% 4.5% 5.6% 4.1% 3.0% 3.2% 2.7% 2.6% 2.4% 2.5% 40.4% % 1.9% 2.6% 2.9% 2.5% 3.7% 5.3% 4.9% 4.2% 4.0% 3.6% 3.5% 41.9% % 0.7% 0.9% 0.1% 0.1% 0.0% 0.2% 0.4% 0.9% 1.0% 1.5% 1.6% 8.9% % 0.2% 0.1% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.1% 0.1% 0.2% 0.2% 1.2% % 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.2% % 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% % 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% Tabel 6, Rønne Havn - vandstandsfordeling over året i procent af tiden. 14

19 Figur 6, Rønne Havn - vandstand vs. vindhastighed og retning ( til ) 7.3 Strøm I gennemsnit over året kan der forventes strøm på omkring 0,1 m/s offshore havnen. Retningen domineres af nord- sydgående strøm parallelt med kysten. Strømhastighed over 0,4 m/s forekommer men er relativ sjælden og er i perioden 2007 til 2015 kun registreret i 0,5% af tiden, Figur 7, Figur 8 og Tabel 7. Da strømmen hovedsageligt er vindgeneret følger størrelsen på strømmen mønstret i vinden således at de højeste hastigheder forekommer i vintermånederne, Tabel 8 og Figur 9. 15

20 Figur 7, Offshore Rønne Havn - Modelleret strøm Figur 8, Offshore Rønne Havn - Strømrose Strømhastighed [m/s] Strømretning [dgn] Fra Til Omni % 4.06% 2.51% 4.11% 6.81% 8.13% 0.65% 1.39% 0.88% 1.50% 2.17% 6.63% 41.99% % 0.05% 0.02% 0.04% 1.02% 17.56% 0.41% 0.53% 0.32% 0.24% 0.55% 18.10% 40.11% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 6.21% 0.04% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 7.95% 14.33% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 1.47% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 1.66% 3.14% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.19% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.21% 0.40% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.02% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.03% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Sum 4.56% 4.11% 2.53% 4.15% 7.83% 33.58% 1.11% 1.92% 1.20% 1.74% 2.72% 34.56% 100% Tabel 7, Offshore Rønne Havn - Strømhastighed som funktion af strømretning 16

21 Strømhastighed [m/s] Måned Fra Til Året % 0.64% 0.95% 1.00% 1.39% 1.32% 1.07% 1.04% 0.72% 0.70% 0.59% 0.77% 10.9% % 2.13% 2.50% 2.97% 3.30% 3.11% 3.42% 2.88% 2.48% 2.09% 2.00% 2.35% 31.1% % 1.77% 1.99% 2.38% 2.41% 2.30% 2.32% 2.38% 2.18% 1.82% 1.66% 1.75% 24.6% % 1.27% 1.45% 1.18% 1.00% 0.93% 1.04% 1.43% 1.40% 1.66% 1.52% 1.23% 15.6% % 0.96% 0.92% 0.44% 0.29% 0.40% 0.40% 0.61% 0.90% 1.03% 1.26% 0.95% 9.4% % 0.57% 0.44% 0.17% 0.08% 0.11% 0.15% 0.11% 0.37% 0.65% 0.64% 0.68% 4.9% % 0.30% 0.17% 0.06% 0.02% 0.05% 0.04% 0.01% 0.12% 0.35% 0.33% 0.41% 2.4% % 0.06% 0.05% 0.01% 0.00% 0.00% 0.01% 0.01% 0.04% 0.11% 0.14% 0.18% 0.8% % 0.02% 0.02% 0.00% 0.00% 0.00% 0.03% 0.00% 0.01% 0.05% 0.06% 0.09% 0.3% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.05% 0.1% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.02% 0.0% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.0% Tabel 8, Offshore Rønne Havn - Strømhastighed over året Figur 9, Rønne Havn - strømhastighed vs. vindhastighed og retning ( til ) 17

22 Tabel 9 viser vindretning vs. strømretning som procent af tiden. Som det fremgår kan sydgående strøm blive generet af vind fra mere eller mindre alle retninger dog domineret af vestlig vinde og til dels vind fra nord. For nordgående strøm er det hovedsageligt vinde fra syd som driver processen, men selv nordøstlige vinde kan give nordgående strøm. Strømretning [dgn] Vindretning [dgn] Fra Til Omni % 0.06% 0.06% 0.16% 0.28% 0.42% 0.98% 1.17% 1.03% 0.18% 0.07% 0.07% 4.56% % 0.37% 0.15% 0.13% 0.23% 0.28% 0.37% 0.48% 0.93% 0.39% 0.19% 0.26% 4.11% % 0.03% 0.04% 0.09% 0.18% 0.22% 0.41% 0.49% 0.66% 0.22% 0.07% 0.07% 2.53% % 0.06% 0.06% 0.15% 0.29% 0.41% 0.60% 0.88% 1.17% 0.27% 0.09% 0.11% 4.15% % 0.16% 0.09% 0.12% 0.29% 0.43% 0.69% 1.14% 3.15% 0.94% 0.28% 0.27% 7.83% % 0.94% 0.23% 0.18% 0.50% 0.64% 0.94% 1.01% 6.84% 10.31% 4.01% 4.20% 33.57% % 0.44% 0.05% 0.03% 0.07% 0.04% 0.05% 0.03% 0.04% 0.03% 0.03% 0.05% 1.11% % 1.09% 0.21% 0.05% 0.06% 0.04% 0.04% 0.02% 0.02% 0.02% 0.02% 0.05% 1.92% % 0.69% 0.24% 0.03% 0.03% 0.02% 0.00% 0.00% 0.01% 0.01% 0.01% 0.02% 1.20% % 0.78% 0.36% 0.06% 0.04% 0.03% 0.03% 0.03% 0.03% 0.02% 0.04% 0.08% 1.74% % 1.04% 0.69% 0.12% 0.08% 0.06% 0.05% 0.05% 0.05% 0.05% 0.07% 0.10% 2.72% % 2.04% 3.62% 7.16% 6.65% 5.12% 4.79% 2.14% 1.03% 0.50% 0.31% 0.44% 34.56% Sum 6.59% 7.71% 5.79% 8.28% 8.69% 7.72% 8.96% 7.44% 14.96% 12.96% 5.18% 5.72% 100% Tabel 9 Rønne Havn Strømretning (modelleret) vs. vindretning (obs.) i procent af tiden, 2007 til Bølger Bølgeklimaet i perioden 2007 til 2015 er vist i Figur 10. Højeste signifikante bølgehøjde er 4,7 m, peak periode 10,8 s og T02 6,9 s. Dominerende bølgeretning er 240 +/- 30 forekommende i mere end 50% af tiden, Figur 11 og Tabel 10. Som for strømmen er bølgeretningen givet af vinden og da det største frie stræk ligger i samme retningsinterval, er det ligeledes retningen med de højeste bølger, Figur 13. For 0 til 120 forekommer der stort set ikke bølger større end 1,25 m og den signifikante bølgehøjde er i middel ca. 0,25 m. Fra den dominerende retning 210 til 270 er den derimod knap 1 m. 18

23 Figur 10, Offshore Rønne Havn - Modelleret bølger Figur 11, Offshore Rønne Havn - Bølgerose middel ( ) 19

24 Signifikantbølgehøjde [m] Bølgeretning [dgn] Fra Til Omni % 0.67% 0.68% 1.36% 2.29% 3.46% 1.00% 0.83% 2.75% 2.16% 0.93% 2.47% 20.30% % 0.61% 0.62% 0.58% 0.81% 5.48% 2.06% 1.82% 3.17% 2.75% 1.21% 2.65% 23.05% % 0.27% 0.14% 0.15% 0.13% 3.34% 1.54% 1.91% 3.36% 2.45% 0.96% 1.54% 16.29% % 0.06% 0.05% 0.03% 0.03% 1.63% 1.41% 1.66% 3.11% 2.28% 0.62% 0.86% 11.88% % 0.02% 0.00% 0.00% 0.00% 0.67% 0.91% 1.48% 3.21% 1.89% 0.39% 0.74% 9.36% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.23% 0.45% 1.20% 2.72% 1.41% 0.21% 0.36% 6.59% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.03% 0.12% 0.75% 2.29% 1.04% 0.12% 0.10% 4.44% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.03% 0.44% 1.82% 0.89% 0.06% 0.04% 3.29% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.21% 1.30% 0.52% 0.03% 0.00% 2.07% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.07% 0.76% 0.33% 0.02% 0.00% 1.17% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.05% 0.38% 0.17% 0.01% 0.00% 0.61% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.02% 0.31% 0.09% 0.00% 0.00% 0.42% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.17% 0.06% 0.00% 0.00% 0.24% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.11% 0.02% 0.00% 0.00% 0.14% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.07% 0.01% 0.00% 0.00% 0.08% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.01% 0.00% 0.00% 0.02% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.01% 0.00% 0.00% 0.02% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Sum 3.67% 1.63% 1.50% 2.12% 3.26% 14.85% 7.53% 10.46% 25.55% 16.10% 4.56% 8.76% 100% P50% [m] Tabel 10, Offshore Rønne Havn - Signifikantbølgehøjde som funktion af bølgeretning ( ) På månedsbasis er vestlige bølger også dominerende dog forekommer der mere end 10% af tiden bølger fra sydlig retning i månederne januar, februar og november, Figur

25 Figur 12, Offshore Rønne Havn - Bølgerose månedsmiddel til

26 Signifikantbølgehøjde [m] Måned Fra Til Året % 2.67% 3.33% 5.32% 5.46% 4.74% 4.69% 4.37% 3.18% 2.71% 2.32% 2.45% 43.4% % 2.61% 2.87% 1.77% 2.10% 2.08% 2.29% 2.02% 2.51% 2.48% 2.82% 2.05% 28.2% % 1.35% 1.40% 0.71% 0.65% 0.86% 1.13% 1.23% 1.37% 1.99% 1.47% 1.82% 15.9% % 0.61% 0.52% 0.30% 0.23% 0.34% 0.35% 0.56% 0.79% 0.86% 1.00% 1.26% 7.7% % 0.29% 0.23% 0.09% 0.04% 0.13% 0.03% 0.24% 0.32% 0.32% 0.44% 0.58% 3.2% % 0.16% 0.10% 0.01% 0.00% 0.02% 0.00% 0.05% 0.04% 0.09% 0.09% 0.26% 1.0% % 0.04% 0.04% 0.00% 0.00% 0.03% 0.00% 0.02% 0.00% 0.03% 0.05% 0.04% 0.4% % 0.01% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.02% 0.01% 0.01% 0.1% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.01% 0.0% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.0% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.0% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.0% Tabel 11, Offshore Rønne Havn - Signifikantbølgehøjde over året. Figur 13, Rønne Havn signifikant bølgehøjde vs. vindhastighed og retning ( til ) 22

27 7.4.1 Bølgeperiode vs. middel bølgeretning De største bølgeperioder er relateret til de højeste bølger og er domineret af bølgerne fra vestlig retning, Figur 14, givet af fetch og som variation over året af vinden. Dog forekommer der en mindre procentdel bølger med relativ lang periode fra nordlig retning, Tabel 12, ligeligt fordelt over året, Tabel 13. Figur 14, Offshore Rønne Havn - Peak bølgeperiode rose Peak bølgeperiode [s] Bølgeretning [dgn] Fra Til Omni % 0.02% 0.01% 0.01% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.56% % 0.04% 0.05% 0.06% 0.14% 0.14% 0.12% 0.09% 0.23% 0.19% 0.12% 0.15% 1.44% % 0.34% 0.36% 0.63% 1.07% 2.26% 1.04% 0.81% 2.07% 1.83% 0.95% 2.04% 14.12% % 1.00% 0.90% 1.16% 1.69% 5.91% 2.97% 2.95% 5.13% 4.40% 1.91% 3.94% 33.94% % 0.13% 0.12% 0.21% 0.25% 4.48% 2.53% 3.47% 6.07% 3.84% 1.05% 1.80% 24.19% % 0.03% 0.03% 0.04% 0.09% 1.76% 0.84% 2.49% 6.89% 3.48% 0.40% 0.53% 16.59% % 0.02% 0.02% 0.00% 0.02% 0.27% 0.03% 0.61% 4.05% 1.94% 0.07% 0.06% 7.11% % 0.02% 0.01% 0.00% 0.00% 0.03% 0.00% 0.04% 0.99% 0.35% 0.02% 0.07% 1.55% % 0.02% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.00% 0.11% 0.04% 0.01% 0.10% 0.31% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.01% 0.03% 0.03% 0.08% 0.17% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Sum 3.67% 1.63% 1.50% 2.12% 3.26% 14.85% 7.53% 10.46% 25.55% 16.10% 4.56% 8.76% 100% Tabel 12, Offshore Rønne Havn - Peak bølgeperiode som funktion af bølgeretning 23

28 Peak bølgeperiode [s] Måned Fra Til Året % 0.00% 0.01% 0.04% 0.10% 0.13% 0.15% 0.04% 0.01% 0.00% 0.01% 0.03% 0.6% % 0.07% 0.11% 0.16% 0.26% 0.19% 0.19% 0.18% 0.09% 0.08% 0.04% 0.04% 1.4% % 0.75% 0.88% 1.82% 1.99% 1.86% 1.64% 1.57% 0.93% 0.93% 0.59% 0.74% 14.1% % 2.40% 3.01% 3.67% 3.49% 3.22% 3.32% 3.24% 3.07% 2.22% 2.21% 2.06% 33.9% % 2.21% 2.47% 1.54% 1.73% 1.50% 1.82% 1.74% 1.90% 2.52% 2.51% 1.96% 24.2% % 1.44% 1.29% 0.67% 0.68% 0.87% 1.07% 1.21% 1.53% 1.90% 1.66% 2.15% 16.6% % 0.65% 0.50% 0.26% 0.18% 0.34% 0.24% 0.45% 0.63% 0.64% 0.99% 1.20% 7.1% % 0.19% 0.17% 0.03% 0.05% 0.05% 0.01% 0.06% 0.05% 0.13% 0.14% 0.27% 1.6% % 0.01% 0.02% 0.03% 0.01% 0.02% 0.02% 0.00% 0.00% 0.04% 0.04% 0.03% 0.3% % 0.00% 0.02% 0.01% 0.01% 0.02% 0.03% 0.00% 0.00% 0.03% 0.02% 0.01% 0.2% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.0% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.0% Tabel 13, Offshore Rønne Havn - Peak bølgeperiode over året Signifikant bølgehøjde vs. Peak period Som tidligere nævnt er hovedparten af bølgerne generet af den umiddelbare vind dog forekommer der en mindre del, ca. 3%, der kan betegnes som værende dønninger med perioder på op til 9-11 sekunder med signifikante højder på 0,5 til 1,5 m, Figur 15 og Tabel 14. Som det fremgår Figur 16 kommer disse hovedsageligt fra nordlige retninger. For signifikante bølger større end ca. 1 m er sammenhænget kan peak bølgeperioden med rimelig tilnærmelse findes via følgende udtryk, Figur 14: T p = 4,79H 0,4052 s for H s > 1m På sammen facon er peak bølgeperioden bestemt for bølgeretningsintervaller af 30 på Figur

29 Figur 15, Offshore Rønne Havn - signifikant bølgehøjde vs. peak bølgeperiode ( ) Peak bølgeperiode [s] Signifikantbølgehøjde [m] Fra Til Omni % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.56% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 1.44% % 0.04% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 14.12% % 10.07% 0.01% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 33.94% % 15.87% 5.63% 0.01% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 24.19% % 2.06% 9.96% 4.32% 0.06% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 16.59% % 0.05% 0.28% 3.41% 2.99% 0.24% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 7.11% % 0.05% 0.02% 0.00% 0.20% 0.79% 0.35% 0.03% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 1.55% % 0.04% 0.02% 0.00% 0.00% 0.00% 0.03% 0.07% 0.03% 0.00% 0.00% 0.00% 0.31% % 0.01% 0.03% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.00% 0.17% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01% % 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Sum 43.35% 28.17% 15.94% 7.74% 3.24% 1.03% 0.38% 0.10% 0.03% 0.01% 0.00% 0.00% 100% Tabel 14, Offshore Rønne Havn Signifikant bølgehøjde vs. peak bølgeperiode 25

30 Figur 16, Offshore Rønne Havn, Signifikant bølgehøjde vs. peak bølgeperiode for bølgeretningsintervaller af 30 ( ) Signifikant bølgehøjde vs. maksimal bølgehøjde Sammenhænget mellem modelleret signifikant bølgehøjde og maksimal bølgehøjde er bestemt som gennemsnitsværdier for 0,2 m intervaller af den signifikante bølgehøjde. For små værdier af den signifikante bølgehøjde ligger forholdet på 2,06 og er herefter omtrent lineært faldende til 1,88 for en signifikant bølgehøjde på 4,3 m. 26

31 Herefter ændre forholdet sig mere radikalt for Hs = 4,3 m til Hs =5,5 m hvor koefficienten falder fra 1,83 til 1,60, Figur 17. Forholdet mellem den maksimale og signifikante bølgehøjde kan som funktion af den signifikante bølgehøjde tilnærmelsesvis bestemmes via: H max H s = H s H s H s Hmax/Hs y = x x x R² = Hs [m] Figur 17, Rønne Havn forholdet mellem signifikant og maksimal bølgehøjde som funktion af den signifikante bølgehøjde. Blå punkter er data interval og blå stiplet linje er udtrykket for tilnærmelsen. 7.5 Valg af nomalår Til at beskrive de hydrauliske effekter ved havneudvidelse udvælges et repræsentativt år på baggrund af bølgeenergien og den teoretiske sedimenttransport for Model -punktet vist i Figur 2. Bølge-, strøm- og vandstandsforhold fra det valgte normalår udtages fra modellen og anvendes som randbetingelser i lokalmodellen over Rønne Havn [6]. I Figur 18 ses bølgeenergien og sedimenttransporten inddelt i år og bølgeretninger og afvigelsen fra medianværdien for den givne retning er angivet med farver. Normalåret vælges som året hvor bølgeenergien og sedimenttransporten, for bølgeretninger mellem 202,5 N til 337,5 N, ligger tættest på medianværdien er et repræsentativt år med hensyn til bølgeenergien alene, men år 2005 vælges som normalår da dette år også er repræsentativ med hensyn til bølgeenergi og er det bedste år til at repræsenterer sedimenttransporten. 27

32 Wave Direction [dgn] Sed Transport, cross shore angle From Sum Year/To GW/m m3 m3 m Average P P50% +/-10% P50% +/-20% P50% +/-10% P50% +/-20% Figur 18, Bølgeenergi og sedimenttransport inddelt i år og bølgeretninger. Mørkegrøn farve angiver energier der afviger op til 10 % fra medianværdien (P50) for den givet retning. Lysegrøn farve angiver energier der afviger op til 20 % fra medianværdien. Orange farve angiver transporter der afviger op til 10 % fra medianværdien. Gul farve angiver transporter der afviger op til 20 % af medianværdien. Hvide farver angiver værdier der afviger med mere end 20 % fra medianværdien. 28

33 8 EKSTREMFORHOLD Ved en peak-over-threshold indgår der to parameter ved udvælgelsen af data: Varighed af stormen dvs. hvor lang skal der være mellem hændelserne før de kan siges at være uafhængige; Antallet af ekstremer eller hændelser pr. år. Til vurdering af dette er der lagt vægt på, at sandsynlighedsfunktionen fitter de højeste værdier bedst muligt, da det er denne ende af fittet, der har størst betydning for de estimeret returperioder samtidigt med at der er et tilstrækkeligt antal hændelser til at præsentere fordelingen. Hvorvidt det er det ene eller andet antal storme med en bestemt afstand samt valg af sandsynlighedsfordeling og frekvensfunktion er en subjektiv vurdering, men baseret på erfaring er et godt generelt bud: 48 timer mellem hændelserne; 1 eller 2 hændelser pr. år afhængigt af kvaliteten af kurvefittet; Weibull 3 parameter og Gringorten 8.1 Valg af periode Det er i tidligere undersøgelser påvist at valgte af periode kan have stor betydning for estimatet af ekstremhændelserne. Til at belyse dette er ekstremvinden bestem på baggrund af ECMWF vinddata for udvalgte perioder mellem 1979 og 2016 og sammenholdt med de observeret data fra Rønne Havn for perioden okt til feb Førstnævnte for at have en så langtidsserie som muligt og sidstnævnte for at placere observationerne i forhold til den længere og statistisk set bedre og mindre unøjagtige ekstremestimat. Forskellen i de estimeret ekstremer baseret på hhv. ECMWF og Rønne ligger inden for rammerne af den forventet usikkerhed (0,49 m/s for en 50 årshændelse en fejl på mindre end 2%) og ECMWF må siges at kunne beskrive forholdene ved Rønne, Tabel 15. Sammenholdes 50 års estimatet for de udvalgte perioder af ECMWF vinde fremgår det at der væsentlige forskelle, men perioden som den med laveste værdi på 23,81 m/s og som den med den højest på 31,67 m/s altså knap 8 m/s i forskel. 29

34 Årsagen til denne forskel er i dette tilfælde givet af enkelt hændelser, hvor både og har flere hændelser noget større end den størst for perioden , Figur 19, men ellers en jævn fordeling af ekstremer og således ingen umiddelbar trend i data. Perioden ligger derimod relativ tæt på estimatet for og vurderes at være repræsentativt for Rønne. Dette til trods for, at ECMWF er givet som en 6 timers øjebliksvind og Rønne som 10 minutters middelvind hvorfor ECMWF data må forventes at mangle vinde der er større end den benytte vind til ekstremværdianalysen. ECMWF Rønne From To Returpeiode [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] Tabel 15 Vind ekstremværdier for udvalgte perioder bestem for ECMWF 6 timers vind og Rønne 10 min. middelvind. Figur 19 Rønne - ECMWF ekstremvinde i perioden 1979 til 2016 benyttet til POT analysen 8.2 Ekstrem vind For ECMWF er ekstremvinden for perioden 1979 til 2016 bestemt for udvalgte stormvarigheder og antal peaks pr. år. Med den antagelse, at det maksimale residual og RMS er et udtryk for hvor godt funktionen fitter de fundne ekstremhændelser, fremgår det, at en Weibull 2 eller 3 med en peak pr. år og en vilkårlig stormvarighed er det bedste bud, når der ses bort fra Generalized (GEV), da 30

35 denne vurderes at overestimere ekstremerne som det fremgår af Figur 20. På denne baggrund vælges det at benytte en 3 parameter Weibull og en frekvensfunktionen Gringorten. Distribution max(res) RMS Storm 24 Gumbel Peaks 1.0 Weibull Weibull Generalized Storm 24 Gumbel Peaks 2.0 Weibull Weibull Generalized Storm 24 Gumbel Peaks 3.0 Weibull Weibull Generalized Storm 24 Gumbel Peaks 6.0 Weibull Weibull Generalized Storm 48 Gumbel Peaks 1.0 Weibull Weibull Generalized Storm 48 Gumbel Peaks 2.0 Weibull Weibull Generalized Storm 48 Gumbel Peaks 3.0 Weibull Weibull Generalized Storm 48 Gumbel Peaks 6.0 Weibull Weibull Generalized Storm 72 Gumbel Peaks 1.0 Weibull Weibull Generalized Storm 72 Gumbel Peaks 2.0 Weibull Weibull Generalized Storm 72 Gumbel Peaks 3.0 Weibull Weibull Generalized Storm 72 Gumbel Peaks 6.0 Return period Weibull Weibull Generalized Tabel 16, Rønne Havn ekstrem ECMWF vind 1979 til 2016; frekvensfunktion: Gringorten 31

36 Figur 20, Rønne Havn ekstrem ECMWF vind 1979 til 2016; ekstremfit baseret på en stormvarighed på 24 timer og hhv. en og to peaks pr. år med frekvensfunktionen Gringorten. Return period DistributionFrekevens Gumbel California Benard Blom Gringorten Weibull2 California Benard Blom Gringorten Weibull3 California Benard Blom Gringorten Generalize California Benard Blom Gringorten Tabel 17, Rønne Havn ECMWF vind 1979 til 2016; ekstremværdier for valgte sandsynlighedsfordeling og tilhørende frekvensfunktioner for en stormvarighed på 24 timer og en peak pr. år. Som nævnt ovenfor kan enkelt hændelser, der afviger signifikant indenfor for tilsvarende sæsonperioder, retningsintervaller mm. påvirke ekstremestimeret væsentligt og som det fremgår af Tabel 18 og Tabel 19 er dette tilfældet for estimatet baseret på vindobservationerne fra Rønne Havn for juni, august og december, hvor enkelte storme trækker niveauet op, således at visse af estimaterne sågar bliver større end estimatet for hele året. 32

37 Direction [deg] [-15,15[ [15,45[ [45,75[ [75,105[ [105,135[ [135,165[ [165,195[ [195,225[ [225,255[ [255,285[ [285,315[ [315,345[ year Events/year Threshold Alfa - shape Beta - scale k - location [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] Tabel 18, Rønne observeret estimeret ekstremværdier fordelt på vindretning Month Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec year Events/year Threshold Alfa - shape Beta - scale k - location [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] Tabel 19, Rønne observeret estimeret ekstremværdier fordelt på måned Tilsvarende for ECMWF vinde for perioden viser samme tendens, men til forskel for den kortere observeret tidsserie ligger estimaterne for april, juni, august og december inden for rammerne af årsestimatet. Givet af den usikkerhed der ligger i den kortere tidsserier og at observationerne ikke verificeret mod tilsvarende observationer i nabolaget vurderes estimatet baseret på ECMWF at være et bedre bud på de faktiske forhold i Rønne. Direction [deg] [-15,15[ [15,45[ [45,75[ [75,105[ [105,135[ [135,165[ [165,195[ [195,225[ [225,255[ [255,285[ [285,315[ [315,345[ year Events/year Threshold Alfa - shape Beta - scale k - location [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] Tabel 20, Rønne ECMWF estimeret ekstremværdier fordelt på vindretning 33

38 Month Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec year Events/year Threshold Alfa - shape Beta - scale k - location [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] Tabel 21, Rønne ECMWF estimeret ekstremværdier fordelt på måned Dominerende retning for ekstremerne er som for normal vinden de vestlige retninger hvor en 50 årsvind på knap 27 m/s kan forventes i månederne januar eller februar, Tabel 20 og Tabel Vandstand Ekstrem vandstanden i Rønne Havn er estimeret af Kystdirektoratet som vist i Tabel 22. Af [7] fremgår det det dog ikke hvilken frekvensfunktion der er anvendt. Tabel 22, Rønne Havn ekstrem højvande estimeret af Kystdirektoratet [7] for perioden til i alt 24,8 år. Betragtes observationsperioden i forhold til valg af sandsynlighedsfordeling, længde af storm og antal peaks i perioden er Weibull 3 den funktion der har den laveste maksimal residual (absolutte maksimum forskelle mellem observation og tilhørende estimat), Tabel 23, for en storm af hhv. 24 og 48 timer med 1 peakværdi pr. år efterfulgt af en stormvarighed på 48 timer og 2 peaks pr. år. Sammenholdes dette efterfølgende med valg af frekvensfunktion fremgår det at forskellen i den estimeret vandstand er mindre for en stormvarighed på 48 timer og to peaks end for en stormvarighed på 24 eller 48 timer og en peak, Tabel 24 og Tabel 25; for førstnævnte ligger estimatet for en 50 årshændelse på mellem 1,13 m og 1,14 m og sidstnævnte på hhv. 1,12 m og 1,18 m og 1,10 m og 1,14 m. 34

39 Med valget af en stormvarighed på 48 timer og to peaks opnås et estimat med en relativ lille fejl på værdien med det største residual samtidigt med at estimatet er mindre følsomt i forhold til vagtet af frekvensfunktion. Distribution max(res) RMS Storm 24 Gumbel Peaks 1.0 Weibull Weibull Generalized Storm 24 Gumbel Peaks 2.0 Weibull Weibull Generalized Storm 24 Gumbel Peaks 3.0 Weibull Weibull Generalized Storm 24 Gumbel Peaks 6.0 Weibull Weibull Generalized Storm 48 Gumbel Peaks 1.0 Weibull Weibull Generalized Storm 48 Gumbel Peaks 2.0 Weibull Weibull Generalized Storm 48 Gumbel Peaks 3.0 Weibull Weibull Generalized Storm 48 Gumbel Peaks 6.0 Weibull Weibull Generalized Storm 72 Gumbel Peaks 1.0 Weibull Weibull Generalized Storm 72 Gumbel Peaks 2.0 Weibull Weibull Generalized Storm 72 Gumbel Peaks 3.0 Return period Weibull Weibull Generalized Storm 72 Gumbel Peaks 6.0 Weibull Weibull Generalized Tabel 23, Rønne Havn ekstrem vandstand obs til 2016; frekvensfunktion: Gringorten. 35

40 Distribution Frekevens Gumbel California Benard Blom Gringorten Weibull2 California Benard Blom Gringorten Weibull3 California Benard Blom Gringorten Generalized California Benard Blom Gringorten Tabel 24, Rønne Havn ekstrem vandstand obs til 2016; for en stormvarighed på 24 timer og en peak pr. år. Distribution Frekevens Gumbel California Benard Blom Gringorten Weibull2 California Benard Blom Gringorten Weibull3 California Benard Blom Gringorten Generalized California Benard Blom Gringorten Tabel 25, Rønne Havn ekstrem vandstand obs til 2016; for en stormvarighed på 48 timer og to peaks pr. år. Bedste bud på ekstremværdierne for vandstanden i Rønne vurderes at være givet ved sandsynlighedsfunktionen 3 parameter Weibull, stormvarighed på mere end 48 timer, 2 peaks pr. år og frekvensfunktion Gringorten med en 1 og 50 årshændelse på hhv. 0,85 m og 1,13 m med parametrene givet i Tabel

41 Distribution Frekevens A B k Gumbel California Benard Blom Gringorten Weibull2 California Benard Blom Gringorten Weibull3 California Benard Blom Gringorten Generalized California Benard Blom Gringorten Tabel 26 Parameter anvendt til bestemmelse af værdierne i Tabel Strøm Strømmen ud for Rønne Havn og domineres af strøm parallelt med kysten og er til en vis grad sæson afhængig med de højeste hastigheder fra oktober til marts, Tabel 27 og Tabel 28. Den estimeret 1 og 50 årshændelse ligger på hhv. 0,48 m/s og 0,74 m/s. Direction [deg] [-15,15[ [15,45[ [45,75[ [75,105[ [105,135[ [135,165[ [165,195[ [195,225[ [225,255[ [255,285[ [285,315[ [315,345[ year Events/year Threshold Alfa - shape Beta - scale k - location [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] i Tabel 27, Rønne Havn - modelleret ekstrem strøm for udvalgte strømretningsintervaller; stormvarighed 48 timer og 2 peak pr. år. 37

42 Month Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec year Events/year Threshold Alfa - shape Beta - scale k - location [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] [m/s] Tabel 28, Rønne Havn - modelleret ekstrem strøm pr. måned; stormvarighed 48 timer og 2 peak pr. år. 8.5 Bølger Som ekstremhændelse kan der forventes 1 og 50 årshændelse på hhv. 3,66 m og 5,31 m fra retningen 270 +/-15 i perioden november til januar, Tabel 29 og Tabel 30. Tilhørende maksimum bølger for samme returperiode er hhv. 7,04 m og 9,28 m, Tabel 31. Direction [deg] [-15,15[ [15,45[ [45,75[ [75,105[ [105,135[ [135,165[ [165,195[ [195,225[ [225,255[ [255,285[ [285,315[ [315,345[ year Events/year Threshold Alfa - shape Beta - scale k - location [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] Tabel 29, Rønne Havn - modelleret ekstrem signifikant bølgehøjde for udvalgte bølgeretningsintervaller; stormvarighed 48 timer og 2 peak pr. år. Month Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec year Events/year Threshold Alfa - shape Beta - scale k - location [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] Tabel 30, Rønne Havn - modelleret ekstrem signifikant bølgehøjde pr. måned; stormvarighed 48 timer og 2 peak pr. år. 38

43 Direction [deg] [-15,15[ [15,45[ [45,75[ [75,105[ [105,135[ [135,165[ [165,195[ [195,225[ [225,255[ [255,285[ [285,315[ [315,345[ year Events/ye Threshold Alfa - shap Beta - scal k - location [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] Tabel 31, Rønne Havn - modelleret ekstrem maksimum bølgehøjder for udvalgte bølgeretningsintervaller; stormafstand på 48 timer og 2 ekstremer pr. år. 8.6 Vandstand vs. Vind Med en negativ korrelation på 0,064, Figur 21,kan data delvis betragtes som værende lineært ukorreleret og sandsynligheden for den kombineret hændelse kan da ved en vis tilnærmelse bestemmes som produktet af sandsynligheden for hver af de to hændelser. Ekstremværdier for vind er fundet for defineret intervaller af vandstand med en bredde af intervallerne på minimum 10 cm eller større, således at der er minimum er 16 ekstremvindhændelser indenfor intervallet (2 ekstremer pr. år og en med en afstand på minimum 48 timer). Ligeledes er ekstremvandstandene fundet for intervaller af vinden i step af minimum 2 m/s. Af Figur 20 fremgår det at de højeste vinde giver anledning til lavvande. For vandstande over 1 m ligger ekstremvindene for en returperiode på 1 til 250 år mellem 12 m/s. til omkring 18 m/s. Tilsvarende er vandstanden for de højeste vinde liggende imellem 17 m/s til 40 m/s og med en returperiode på 1 til 250 år på omkring -0,3 m til -0,6 m. Da der er tale om et fit på et begrænset antal data er usikkerheden større og et mere realistisk bud på den tilhørende 50 eller 250 årshændelse er hhv. 27,7 m/s og 30,4 m/s, som er værdien estimeret på baggrund af alle observationer. 39

44 Figur 21, Offshore Rønne Havn - Ekstrem vind som funktion af vandstanden ( til ); hændelse: grå prik, returperiode i år for ikke korrelereret værdier af vandstand og vind: konturkurve; kovariance = og korrelationskoefficient = Vandstand vs. Bølger Ligesom det i 8.6 fundne sammenhæng mellem vandstand og vind er det tilsvarende for vandstand og bølger bestemt. Korrelationskoefficienten er igen tæt på nul (-0,101, svag negativ korrelation) og data kan betragtes som værende lineært ukorreleret. Lig sammenhængen for vind forekommer de største bølger for lavvande i dette tilfælde for vandstande mindre end 0,1 m, hvor den maksimale signifikante bølgehøjde for hhv. en 50 og 250 årshændelse ligger på 5 og 6 m faldende til 4,5 m og 4,75 m for vandstande højere end 0,1 m, Figur 22. Den maksimale bølgehøjde følger forløbet af den signifikante bølgehøjde og antager maksimalværdier på for vandstande mindre end 0,1 m på hhv. 5 og 6 m for en 50 og 250 årshændelse faldende til 4,5 m til 4,75 m for vandstande over 0,1 m, Figur

45 Figur 22, Offshore Rønne Havn - Ekstrem signifikant bølger som funktion af vandstanden ( til ); hændelse: grå prik, returperiode i år for ikke korreleret værdier af vandstand og signifikant bølgehøjde: konturkurver; kovariance = -0,012 og korrelationskoefficient = -0,101. Figur 23, Offshore Rønne Havn - Ekstrem maksimum bølger som funktion af vandstanden ( til ); hændelse: grå prik, returperiode for ikke korreleret værdier af vandstand og maksimum bølgehøjde i år: konturkurver; kovariance = -0,021 og korrelationskoefficient = -0,