Stormfloder i fortid og fremtid Forskningens døgn 22. 24. april 2010 Forelæsning for Duborg-skolen, Flensborg Fredericia Gymnasium Borup Borgerforening VIA Ingeniørhøjskolen, Horsens Natur og Miljø, Århus Kommune Torben Larsen Aalborg Universitet torben.larsen@civil.aau.dk Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 1
Stormfloder i fortid og fremtid. Det faglige indhold er lagt ned i eksempler Eksemplerne er: 1. Stormfloderne i Vadehavet 1634 og 1999 - Hvorfor bor mennesker ved havet? 2. Stormfloden ved Østersøen i 1872 - Meteorologiske og fysiske forudsætninger 3. Galvestone 1900 og New Orleans 2005 - Tropiske cykloner 4. Stormfloden i 1953 Vorherre skabte Jorden, hollænderne skabte Holland 5. Stormfloden i Hamborg 1962 - Hvorfor bliver digerne altid bygget bagefter? 6. Thyborøn Kanal, stormfloderne i 1862 og 2005 - Fremtiden med klimaændringerne Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 2
1. eksempel Stormfloderne i Vadehavet 1634 og 1999 Hvorfor bor mennesker ved havet? Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 3
Hvorfor bor mennesker ved havet? Villakvarter på kunstig ø i Dubai Venezia er det udsigten? den gode mulighed for transport? frisk fisk på middagsbordet? er det hyggeligt at gå tur på havnen? Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid Øer maritime ferieby ved Ebeltoft 4
Hvorfor overhovedet bo i Ribe når Ribe har danmarksrekorden i højvande: 6,12 m? Ca. 15.000 døde i Danmark, Tyskland og Holland den 11. Oktober 1634 Stormflodssøjlen i Ribe. Ringene på søjlen viser højden af stormfloderne i 1634, 1825, 1909, 1911 og 1904 5 Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid
Stormfloden den 3. december 1999 NB: Esbjerg ikke Ribe! (Måleren i Ribe gik i stykker) 3. december 1999 Ved Esbjerg ville vandstanden have været 0,4 m højere, hvis Der ikke havde været lavvande. Den ville formentlig have været 0,8 1,0 m højere hvis det havde været højvande. Danmarksrekord i vindstyrke Den kraftigste middelvind over land (38 m/s eller 137 km/t) blev målt på Rømø klokken 18
Ribediget var i stor fare ved stormfloden den 3. december 1999 Toppen af Ribediget ligger i kote 7,0 m over middelvandstanden. Det blev observeret at bølgeopskyllet nåede op i kote 6,70 m. Det var samtidigt lavvande i tidevandet. Hvis det havde været højvande ville det helt sikkert have skyllet over. Måske var diget brudt sammen. Det kan ikke siges med sikkerhed. Digebyggerens tommelfingerregel Bølgeopskyllet er to gange bølgehøjden. Bølgehøjden er det halve af vanddybden. Derfor er bølgeopskyllet ca. det samme som vanddybden Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 7
Prognosen var 2,5 m for lav! Stormflodsvarslingen svigtede Ribe skulle have være evakueret 3. december 1999
Spørgsmålet lød: Hvorfor bor mennesker ved havet? Eksemplet viste at død og ødelæggelse er ikke nok til at jage folk væk, så det blev vi vist ikke meget klogere på. Derimod er det helt sikkert, at vi ikke holder op med at bo ved havet. Vi må lære at leve med det. Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 9
2. eksempel Stormfloden ved Østersøen i 1872 Meteorologiske og fysiske forudsætninger for stormfloder Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 10
Meteorologiske forudsætninger for store vindhastigheder Solens stråling danner 3 cirkulationsceller Her bor vi ved Polarfronten, hvor kold polar vind møder varm vind fra Atlanten Barometer ved lavtryspassage Lavtryk ved Island på vej mod nordøst østenstorm i dag vestenstorm i morgen Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 11
Uden Coriolis kraft ingen lavtryk lavtrykket ville klappe sammen med det samme Kanon Big Bertha 1. Verdenskrig Rækkevidde 120 km Coriolis-afdrift 1,35 km Coriolis kraften skyldes Jordens omdrejning Populært sagt suger lavtrykket den omkringliggende luft ind mod sig. Men Corioliskraften drejer vinden til højre så der opstår en stabil kæmpe-hvirvel, som lever i flere dage. Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 12
Stormfloden i 1872 Danmarks værste stormflod i nyere tid 80 personer plus tusindvis af kreaturer druknede på Lolland og Falster Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid Mange skibe forliste vrag på Bornholm 13
Coldings analyse af stormfloden i 1872 Yderst sjælden situation: Lavtrykket lå over Nordtyskland og gav orkan fra øst Ludwig A. Colding (1815 1888) Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 14
Alle ved at pålandsvind giver højvande men Colding satte tal på og forklarede stormfloden i 1872 Vindens forskydningskraft giver opstuvning Δh = τ g ρ wind water h 0 L τ = wind 2 C D ρ air U 10 Colding brugte Ringkøbing Fjord som fuldskala laboratorium til at bestemme vindens forskydningskraft som funktion af vindhastigheden Stor vindstyrke og lille vanddybde giver stor opstuvning 15
3. eksempel Oversvømmelsen af Galvestone 1900 og New Orleans 2005 Tropiske cykloner
Den Mexicanske Golf Et af Verdens farligste område når det gælder stormfloder En vigtig årsag er, at vandtemperaturen i august når op på 30 32 grader C Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 17
Fysikken i de tropiske cykloner Fordampningen skaber opadstigende luftstrøm fordi fugtig luft er lettere end tør luft! Den opadstigende luftstrøm trækker vinden ind mod centret (orkanens øje) Coriolis kraften drejer vinden mod højre og hindrer at lavtrykket fyldes op med det samme Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 18
Liv og død afhænger af lavtrykkets bane Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 19
Galvestone, Texas 9. september 1900 Værste stormflod i USA nogensinde I år 1900 lå det meste af byen på en sandø lidt fra kysten Byens højeste punkt lå 2,7 m over havet. Stormfloden havde en højde af 4,7 m. Ca. 3700 huse blev ødelagt og 8000 personer druknede dvs. ca. en fjerdedel af indbyggerne Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 20
Galvestone, Texas, 9. september1900 Byen blev totalt knust 8000 personer druknede. Nogle ligger her. Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 21
- og hvad gjorde indbyggerne i Galvestone så? De pumpede sand ind med sandpumpere og byggede en ny by der ligger 2 3 m højere end før stormfloden. I dag er her ca. 60.000 indbyggere
Kun få ord om orkanen Katrina og oversvømmelsen af New Orleans i 2005: Et skoleeksempel på total mangel på overblik og planlægning Ca. 1800 personer (især ældre) omkom. American Society of Civil Engineers mener at stormflodsbeskyttelsen var så dårlig, at hændelsen ville optræde med en gentagelsesperiode på 30 70 år 23
4. Eksempel Stormfloden i 1953 Vorherre skabte Jorden, hollænderne skabte Holland (Hollandsk ordsprog)
To kraftige stormfloder ændrede landkortet i Holland Nordholland Stormflod i 1916 Bygning af Zeirdersee dæmningen Sydholland Stormflod i 1953 Bygning af Deltaplanen (en tredjedel af Holland ligger under havets overflade) Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 25
Zeidersee dæmningen længde 32 km Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 26
Europas alvorligste stormflod i nyere tid Maksimal vindstuvning og maksimal tidevand på samme tid i modsætning til Ribe i 1999 Vejrkort fra 1. februar 1953 kl.00.00 Beregnede vandstande Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 27
Stormfloden i 1953 Digerne brød sammen hundredvis af steder Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 28
Deltaet blev oversvømmet 1800 personer druknede Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 29
Deltaplanen (1953 1997) Verdens største anlægsarbejde Nieuwe Waterweg Haringvliet sluis Stormvloedkering Oosterschelde Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 30
5. Eksempel Stormfloden 1962 i Hamborg Hvorfor bygger vi først digerne efter stormfloden? Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 31
Stormfloden i Hamborg 1962 Forstaden Wilhelmsburg blev oversvømmet. 340 personer omkom Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 32
Hvorfor bygger vi først digerne efter stormfloden? - hvad ville der være sket i Hamborg, hvis vi ikke havde haft stormfloden i 1962? Se rigtig nøje på figuren og disse tal: Stormflod 1825 vandstand: 5,24 m mange tusinde druknede Stormflod 1962 vandstand: 5,70 m 340 druknede Stormflod 1976 vandstand: 6,45 m Tværsnit i dige ved Hamborg før og efter 1962 Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 33
Hvad er så grunden til at stormflodsbeskyttelsen først bliver bygget efter stormfloden?
Hvorfor bygger vi først digerne efter stormfloden? Fordi der er stor forskel på hvordan vi opfatter ulykker Det her sker mange gange hvert år Mens det her sker aldrig eller rettere kun en gang hver 200-500 år Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 35
6. Eksempel Thyborøn Kanal, Stormene i 1825, 1862 og 2005 Fremtiden: Hvad byder klimaændringerne på?
Den globale opvarmning - drivhuseffekten Indstråling af synligt lys fra solen passerer uhindret ind til Jorden Udstråling af langbølget varmestråling hindres delvis af vanddamp, CO 2, metan, mv. Uden drivhuseffekten ville Jordens temperatur være 25 35 grader lavere. Vi står i en hårfin balance. 37
Istider kommer og går Hvis al is på Antarktis og i Grønland smelter stiger vandstanden 70 m CO 2 100.000 år Temperatur Forklaringen på istiderne findes i variationer i Jordens bane omkring Solen 38
4 interessante temperaturkurver Temperaturen på Jorden er steget knap 1 grad på 100 år Stenalderhavet Istiden sluttede Det endlige bevis på klimaændringerne Limfjordens temperatur er steget 1,1 grad på 100 år 39
Forudsigelse af ekstra forøgelse af højvande langs Vestkysten under storm i år 2100 Expected changes in North Sea at Thyborøn 2100 Mean sea level: 0,33 m Extreme level : 0,40 m Wind speed : + 5 % Unfortunately we still know too little concerning the possible changes of the tracks of the low pressures Some of the worlds largest and fastest computers have worked hard for several months to obtain these results 40
Bygholmvejledæmningen sidst på eftermiddagen 8. januar 2005 Projekt med studerende 2009 Torben Larsen: Stormfloder i fortid og fremtid 41
Den korte version af Thyborøn Kanals historie 42
Limfjorden - Danmarks største fjord - åben både mod Nordsøen og Kattegat Areal 1500 km 2 Oplandsareal 7500 km 2 Middelvanddybde 4,9 m Volumen 7,3 km 3 Indstrømning fra Nordsøen 7,4 km 3 pr. år Ferskvandstilførsel 2,7 km 3 pr. år Opholdstid 0,5 1,0 år 43
Fra år 4.500 f.kr til 1100 e.kr Vikingerne sejlede ud gennem kanalen I år 1000 men den lukkede omkring 1100. Fra 1100 til 1825 var der ingen forbindelse. Litorinahavet (Stenalderhavet) 4.500 B.C (Bruun, Per (1954). Coast Stability) 44
En stormflod den 3. februar 1825 skabte Agger Kanal En intensiv skibsfart til Norge, England og Tyskland voksede hurtigt op Allerede omkring 1840 begyndte kanalen at sande til (Bruun, Per (1954). Coast Stability) 45
Thyborøn kanal blev skabt ved en stormflod i 1862 (Bruun, Per (1954). Coast Stability) 46
Situationen i 1912 og 1941 1912 1941 Høfder blev bygget efter 1870 (Bruun, Per (1954). Coast Stability) 47
Sandtransporten på Vestkysten ender i deltaet øst for Thyborøn A delta was formed east of Thyborøn Der tilføres ca. 1,0 mio m 3 pr år 48
(Bruun, Per (1954). Coast Stability) Thyborønloven af 1946 nu skal kanalen lukkes Dækmoler Tilbagetrukne diger Diger omkring Thyborøn Gennemstrømningssluse Skibsfartssluse Loven blev ophævet i 1972 uden at kanalen var blevet lukket 49
Hvordan kan vi lukke kanalen i dag? - stort set som projektet fra 1942 Men afvandingsslusen skal have et gennemstrømnings areal på 500 til 1000 m 2 i stedet for 200 m 2 så saltholdighed og vandkvalitet kan opretholdes eller forbedres Slusen skal kun holdes åben for indadgående strøm og helt lukket under stormflod 50
Modellering af stormfloden i januar 2005 Vandstande januar 2005 ved åben Thyborøn Kanal Åben kanal vandstand (m) 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0-0.5 0 20 40 60 80-1 tid (timer) Løgstør Bredning Thyborøn kyst Løgstør Bredning Hals Barre Lukket kanal Sluse lukker ved 1,5 m højvande vandstand (m) Vandstande januar 2005 ved lukket Thyborøn Kanal 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0-0.5 0 20 40 60 80-1 tid (timer) Thyborøn kyst Løgstør Bredning Hals Barre From: Larsen T. and Beck J. B. (2009). Storm Surges in the Limfjord with Closed Thyborøn Channel. Technology and Environment 51
Afslutning og konklusion - lidt om beslutningsprocessen
Hvordan har beslutningsprocessen omkring beskyttelse mod stormflod været? Oversvømmelse lokalitet år Skade beslutning Lolland /Falster 1872 80 personer druknet Lov af 1873 om diger på Falster mv. Zuider Zee, Holland 1916 20 personer druknet Lov af 1918 om Zuider Zee dæmning Holland Rihn-deltaet 1953 1800 personer druknet Love 1953-54 om Deltawerken Hamborg 1962 350 personer druknet Lov 1963 om forhøjelse af diger Tønder Marsken 1976 20.000 personer evakueret Lov af 1977 om fremskudt dige Tsunamien Østsasien 2004 200.000 personer druknede Ingen Katrina New Orleans 2005 Ca. 1800 druknede? (dog total evakuering i 2008) Miljø Kattegat 1986 5 døde hummere (100 kvkm) Vandmiljøplan I 1987 (12 mia kr.) Mariager Fjord 1997 Alt liv i fjorden døde Vandmiljøplan II 1998 53
Erfaringerne med beslutningsprocessen for beskyttelse mod stormfloder kan sammenfattes til Der bliver ikke besluttet noget før der er sket en alvorlig katastrofe, men så tages beslutningen normalt allerede ca. 1 år efter hændelsen, og desuden er beslutningen altid overdrevent til den sikre side og dyrere end nødvendigt, plus at den er markant til skade for miljøet - bliver det mon bedre i fremtiden? 54
Tak for Jeres opmærksomhed Kommentarer og spørgsmål er velkomne 55