Vulnerabilidad costera al impacto de tormentas

Transcripción

1 Vulnerabilidad costera al impacto de tormentas JOSE A. JIMENEZ Laboratori d Enginyeria Marítima Universitat Politécnica de Catalunya BarcelonaTech Barcelona Spain

2 Vulnerabilidad El potencial del sistema costero de ser dañado por un hazard costero. Para evaluarlo necesitamos un término que valore la capacidad de la playa/costa para resistir al hazard.

3 Vulnerabilidad = impacto adaptación = susceptibilidad resiliencia Susceptibilidad = f (tormentas, costa, usos, ) Resiliencia = f ( costa, usos, clima)

4 Catalan coast (Spanish Mediterranean). FRANCE Catalonia SPAIN Mediterranean Sea ALGERIA

5 Temporal Categoría V Noviembre 2001

6

7 Jiménez et al Geomorphology, :

8 damage Alt Empordà destruction inundation erosion accumulation Barcelones Baix Empordà La Selva 290 Maresme Baix Camp Ebro delta Jiménez et al Geomorphology, :

9 Motivación Escenario costero : daños frecuentes con consecuencias sociales, económicas y/o naturales Escenario climático: probable intensificación problemas Escenario económico: recursos limitados Necesidad: invertir de forma óptima los recursos existentes para prevenir/mitigar daños.

10 Análisis de vulnerabilidad Ayuda al gestor a tomar decisiones sobre donde asignar/concentrar los recursos-inversiones (escasos) a lo largo de la costa para prevenir, contrarrestar o luchar contra las consecuencias de los procesos considerados.

11 variables variables variables indice vulnerab. parcial indice vulnerab. parcial indice vulnerab. parcial peso relat. peso relat. peso relat. indice vulnerabilidad costera integrada

12 Vulnerabilidad al impacto de temporales Erosión inducida por temporales (IVP_eit) Inundación inducida por temporales (IVP_iit) Vulnerabilidad a la erosión costera a largo plazo (IVP_elp) Vulnerabilidad a la inundación fluvial (IVP_ifl) Vulnerabilidad a la subida relativa del nivel del mar Erosión inducida por RSLR (IVP_esl) Inundación por RSLR (IVP_isl)

13 IMPACTOS DE TORMENTA EN LA COSTA CATALANA

14 INUNDATION IN URBAN COASTAL AREAS

15 OVERWASH IN URBAN AREAS

16 OVERWASH IN NATURAL/RURAL AREAS

17 BEACH EROSION AND DAMAGES IN INFRASTRUCTURES

18 BARRIER BREACHING

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20 wave data GIS beach database storm time series forcing definition hazard assessment Metodología erosion fiiting extreme value distribution inundation storm-induced hazards time series erosion inundation hazards probability distributions Caracterización del forzamiento Evaluación del hazard Caracterización de la costa Definición de la vulnerabilidad Evaluación del vulnerabilidad vulnerability calculator decision-maker's choice risk level time period of concern return period selection erosion vulnerability mapping inundation vulnerability mapping vulnerability assessment

21 Dado el objetivo buscado Evaluación de la vulnerabilidad costera NO se hace para un evento determinado. Se evalúa la vulnerabilidad asociada a una probabilidad dada (prefijada o elegida por el gestor).

22 /12/08 31/12/08 29/12/08 Tortosa H (m) 3.24 m 25/12/08 26/12/08 27/12/08 28/12/08 date (dd/mm/yy) storm (Hs > 2 m) dur: 56 h storm (Hs > 2 m) dur: 73 h 29/12/08 30/12/08 31/12/08 29/12/08 30/12/08 31/12/08 28/12/08 28/12/08 27/12/08 27/12/08 Palamos 7.5 m 26/12/08 25/12/08 26/12/08 25/12/ Llobregat 4.65 m storm (Hs > 2 m) dur: 55 h H (m) H (m) Evento 26 th December 2008

23 FORZAMIENTO CARACTERIZACION EN TERMINOS DE CONDICIONES DE OLEAJE GIS beach database wave data storm time series forcing definition hazard assessment erosion inundation storm-induced hazards time series fiiting extreme value distribution erosion inundation hazards probability distributions vulnerability calculator decision-maker's choice risk level time period of concern return period selection erosion vulnerability mapping inundation vulnerability mapping vulnerability assessment

24 Data Hindcast (simulación) data desde 1958 Instrumental (medidos) data desde 1984

25 1958 Wana Hipocas

26 Definición tormentas 5 4 Hs > 2 m duration > 6 hours Hso (m) /27/2004 3/28/2004 3/29/2004 3/30/2004 3/31/2004 4/1/2004 Time (mm/dd/yy)

27 Storm Hs Tp Dur Energ % Class (m) (s) (h) (m 2 h) Occurr. weak I moderate II significant III severe IV extreme V x 2.5 x 5 x 13 Mendoza, Jiménez & Mateo Natural Hazards and Earth System Sciences, 11,

28 duration (hours) class I class II class III class IV class V Hs (m) averaged over the storm duration

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30 Ru 2% reflective beaches Ru 2% dissipative beaches (m) - (m) Ru 2% Meteorological tide November 2001 cat-v storm BCN Harbour storm energy content (m 2 h)

31 LA RESPUESTA / HAZARDS RESPUESTA COSTERA / HAZARDS EN TERMINOS DE INUNDACION & EROSION GIS beach database wave data storm time series forcing definition hazard assessment erosion inundation storm-induced hazards time series fiiting extreme value distribution erosion inundation hazards probability distributions vulnerability calculator decision-maker's choice risk level time period of concern return period selection erosion vulnerability mapping inundation vulnerability mapping vulnerability assessment

32 Fangar La Marquesa beach Riumar Cap Tortosa Illa de Buda 5 km Trabucador La Banya

33 Jiménez et al Estudio y análisis de alternativas de actuación y gestión del frente costero del Delta del Ebro.

34 Coastal Change Hazard Scale for low-lying coasts Conceptual model of coastal response to storm impacts (Sallenger, 2000). Basic parameters: Coast Z (beach/dune height) Storm + Coast Ru (runup / water level) Storm Coast Ru / Z Coast INUNDATION EROSION

35 INUNDACION Run-up + storm-surge Stockdon et al 2006 Reis et al 2008 (H, Tp, tan β) IN = H 0.5 Tp HAZARD EROSION Erosión perfil de playas Mendoza & Jiménez 2006 (H, Tp, duration, tan β, wf) ER = (H /Tp) 0.5 duration Nivel mar total / altura playa-duna VULNER. Erosión inducida / ancho volumen playa

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37 Hazards (forcing-contribution) Erosion Anomaly Tordera TIME (years) Inundation Anomaly Tordera TIME (years)

38 Hazards (coast-contribution) Database 331 playas (d50, tan β, B, W) tan Definición de 6 clases de playa d50 (mm)

39 Hazards time series en la parte central (sector III) de la costa Catalana para playas tipo representativas. wave data storm time series forcing definition GIS beach database hazard assessment erosion inundation storm-induced hazards time series fiiting extreme value distribution erosion inundation hazards probability distributions vulnerability calculator decision-maker's choice risk level time period of concern return period selection erosion vulnerability mapping inundation vulnerability mapping vulnerability assessment Bosom & Jimenez NHESS

40 Hazards probability distributions wave data storm time series forcing definition GIS beach database hazard assessment erosion inundation storm-induced hazards time series fiiting extreme value distribution erosion inundation hazards probability distributions vulnerability calculator decision-maker's choice risk level time period of concern return period selection erosion vulnerability mapping inundation vulnerability mapping vulnerability assessment Bosom & Jimenez NHESS

41 Vulnerability assessment Se define la escala/importancia del análisis en términos de T R En vez de estimar la vulnerabilidad a un evento de tormenta, se estima la vulnerabilidad local asociada a un T R dado (dada la variabilidad espacial en las condiciones de oleaje no se corresponde necesariamente a la misma tormenta) Selección T R Intensidad Hazard para cada sector de oleaje (5) y tipo playa(6) Necesidad de update si cambia el clima de tormentas y/o las características de las costas Vulnerabilidad para cada playa considerando sus propiedades locales (ancho & alto) Necesidad de update a medida que evoluciona la costa

42 P Tr L P: probabilidad Tr: período de retorno L.: período de vida Puertos del Estado (Ministerio de Fomento) L mínimo: 25 años para obras de protección de costas y alimentación P depende de las características de lo que se vaya a proteger repercusión económica baja: 0.5 repercusión económica media: 0.3 Tr (0.5) = 37 Tr (0.3) = 71

43 wave data storm time series forcing definition GIS beach database hazard assessment erosion inundation storm-induced hazards time series fiiting extreme value distribution erosion inundation hazards probability distributions vulnerability calculator decision-maker's choice risk level time period of concern return period selection erosion vulnerability mapping inundation vulnerability mapping vulnerability assessment

44 1.0 more conservative approach vulnerability (IV, EV) very high high medium low very low min max less conservative approach x / Vmax Ru / Bmax

45 VULN MINIMA (0) VULN MAXIMA (1) B max 2 Ru B max Ru 2 INUNDACION Wav W min x Wav W min x EROSION

46 Beach vulnerability to inundation associated to a Tr of 50 years wave data storm time series forcing definition GIS beach database hazard assessment erosion inundation storm-induced hazards time series fiiting extreme value distribution erosion inundation hazards probability distributions vulnerability calculator decision-maker's choice risk level time period of concern return period selection erosion vulnerability mapping inundation vulnerability mapping vulnerability assessment

47 Beach vulnerability to erosion associated to a Tr of 50 years wave data storm time series forcing definition GIS beach database hazard assessment erosion inundation storm-induced hazards time series fiiting extreme value distribution erosion inundation hazards probability distributions vulnerability calculator decision-maker's choice risk level time period of concern return period selection erosion vulnerability mapping inundation vulnerability mapping vulnerability assessment

48 Vulnerabilidad Integrada Averaging Maxima Qualitative Fuzzy logic IV_er IV_in VL L M H VH VL VL L L M H L L L M M H M L M M H VH H M M H VH VH VH H H VH VH VH

49 Validación 50 km Reported infrastructure damages

50 Vulnerability Assessment Múltiple Erosion - tormentas 50 km T R = 25 años T = 10 años 14 % VH Añadiendo componente medio-plazo

51 Uno podría concluir que con un marco consistente de análisis el gestor tiene todo lo necesario para empezar un fructífero día de trabajo. Desafortunadamente la experiencia nos muestra que las decisiones políticas informadas no son necesariamente buenas decisiones. Incluso un marco de análisis perfecto no es una garantía para que de repente todos los errores que nuestra sociedad ha cometido en el pasado puedan ser evitados. Adaptado de Jesinghaus 99

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53 Agradecimientos Eva Bosom Tonatiuh Mendoza Herminia Valdemoro Funded by VuCoMa Project PaiRisC-M Project