Vulnerabilidad costera a multiples escalas

Vulnerabilidad costera a multiples escalas JOSE A. JIMENEZ Laboratori d Enginyeria Marítima Universitat Politécnica de Catalunya BarcelonaTech Barcelona Spain

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.

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

Catalan coast (Spanish Mediterranean).

Temporal Categoría V Noviembre 2001

Jiménez et al. 2012. Geomorphology, 143-144: 24-33.

damage 600 500 400 300 Alt Empordà 159 200 100 0 destruction inundation erosion accumulation Barcelones 535 196 97 Baix Empordà La Selva 290 Maresme 38 29 23 5 170 83 Baix Camp Ebro delta Jiménez et al. 2012. Geomorphology, 143-144: 24-33.

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.

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.

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

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)

Recreativa Usos funciones Definen el estado de playa/costa-óptima para el análisis Protección Natural

turistas -extranjeros- (miles) H s 2 (m) La configuración óptima de la playa para un determinado uso/función deberá verificarse en el instante (época del año) de la demanda. 3000 turistas 1.2 1.0 2000 H 2 0.8 1000 recreativa 0.6 0.4 0 protección protección recreativa protección protección 0.2 E F M A M J J A S O N D tiempo (meses)

Función recreativa

Evolución medio plazo de l. de o. (1995-2010) 70 % costa erosiva

Retroceso de l. de o. (1995-2010) med = - 1.2 m/a med = - 1.9 m/a

Tiempo Criterio de selección Necesidades inercia gestión - administración

Anchos de playa actuales función recreativa - (2010)

Anchos de playa proyectados 10 años (2020) recreativa -

Función de protección

IMPACTOS DE TORMENTA EN LA COSTA CATALANA

INUNDATION IN URBAN COASTAL AREAS

OVERWASH IN URBAN AREAS

OVERWASH IN NATURAL/RURAL AREAS

BEACH EROSION AND DAMAGES IN INFRASTRUCTURES

BARRIER BREACHING

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

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).

H (m) H (m) H (m) Evento 10 8 6 Palamos 7.5 m storm (Hs > 2 m) dur: 73 h 26 th December 2008 4 2 0 25/12/08 26/12/08 27/12/08 28/12/08 29/12/08 30/12/08 31/12/08 10 8 Llobregat storm (Hs > 2 m) dur: 55 h 6 4 4.65 m 10 2 8 Tortosa storm (Hs > 2 m) dur: 56 h 0 6 25/12/08 26/12/08 27/12/08 28/12/08 29/12/08 30/12/08 31/12/08 4 3.24 m 2 0 25/12/08 26/12/08 27/12/08 28/12/08 29/12/08 30/12/08 31/12/08 date (dd/mm/yy)

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

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

Wana Hipocas 1958

Hso (m) Definición evento (tormenta) 5 4 Hs > 2 m duration > 6 hours 3 2 1 0 3/27/2004 3/28/2004 3/29/2004 3/30/2004 3/31/2004 4/1/2004 Time (mm/dd/yy)

Storm Hs Tp Dur Energ % Class (m) (s) (h) (m 2 h) Occurr. weak I 2.8 9.2 19 110 77.8 moderate II 3.5 10.8 52 350 17.0 significant III 4.4 11.6 77 610 3.0 severe IV 5.1 12.1 86 950 1.7 extreme V 6.6 12.6 99 1300 0.5 x 2.5 x 5 x 13 Mendoza, Jiménez & Mateo. 2011. Natural Hazards and Earth System Sciences, 11, 2453-2462.

duration (hours) 180 160 140 120 class I class II class III class IV class V 100 80 60 40 20 0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Hs (m) averaged over the storm duration

4.0 3.0 Ru 2% (m) - (m) Ru 2% reflective beaches Ru 2% dissipative beaches 2.0 1.0 0.0 Meteorological tide November 2001 cat-v storm BCN Harbour 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 storm energy content (m 2 h)

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

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

Jiménez et al. 2011. Estudio y análisis de alternativas de actuación y gestión del frente costero del Delta del Ebro.

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

VULNER. HAZARD INUNDACION EROSION Run-up + storm-surge Stockdon et al 2006 Reis et al 2008 (H, Tp, tan β) IN = H 0.5 Tp 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 Erosión inducida / ancho volumen playa

Inundation Anomaly Erosion Anomaly Hazards (forcing-contribution) 80 60-2.437-5.277 1.874-1.314 7.318 40 20 0-20 Tordera 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 TIME (years) 8 0.655 0.432 0.174-2.322 1.032 4 0-4 Tordera 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 TIME (years)

tan Hazards (coast-contribution) Database 331 playas (d50, tan β, B, W) 0.4 0.3 0.2 0.1 Definición de 6 clases de playa 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 d50 (mm)

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

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

Vulnerability assessment Se define la escala/importancia del análisis en términos de T R 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

P 1 1 1 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

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

vulnerability (IV, EV) 1.0 more conservative approach 0.8 0.6 very high high less conservative approach 0.4 0.2 0.0 0 medium low very low min max x / Vmax Ru / Bmax

VULN MINIMA (0) VULN MAXIMA (1) Bmax 2 Ru Bmax Ru 2 INUNDACION Wav W min x Wav W min x EROSION

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

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

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

Validación Reported infrastructure damages

Anchos de playa actuales protección - (2010) VH H M-VL

Anchos de playa proyectados 10 años (2020) protección - VH H M-VL Añadiendo componente medio-plazo

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

Agradecimientos Eva Bosom Tonatiuh Mendoza Herminia Valdemoro Funded by CTM2011-29808 PaiRisC-M Project http://www.upc.edu/lim/pairiscm