Utarbeidelse av temakart for nedbør Bergen kommune, Vann og avløpsetaten

Transkript

1 Utarbeidelse av temakart for nedbør Bergen kommune, Vann og avløpsetaten Rapportbeskrivelse 1. Observasjonsdata: 4 MI-stasjoner (manuelle): Bergen-Florida, Flesland, Fana-Stend, Gullfjellet-Osavann 1 Storm-stasjon (auto): Bergen-Nøstet 4 Bergen kommune-stasjoner (auto): Åsane, Florida, Sædalen, Sandsli. 33 tidsserier av nedbør med mobile automatiske målere satt ut av Bergen kommune i Bergensområdet. 43 private stasjoner (manuelle): ca. 590 individuelle målinger av nedbørmengder. 88 % nedbørsmengder >20 millimeter med akkumuleringsperioder stort sett 24 timer, men også en del målinger fra 12 timer til 14 døgn. På 11 av stasjonene er det tilnærmet kontinuerlig måleserie fra slutten av september 2005 til og med januar 2006 slik at disse stasjonene også har månedssummer. Se vedlegg 1 over måleperioder, antall målinger, normaler og månedsnedbør. MI= Meteorologisk institutt på Blindern i Oslo Storm= Private målinger= stort sett (over 90 %) utført av Roar Inge Hansen i perioden september 2004 til april resterende med hjelp av kollegaer på Storm. Under de ekstreme nedbørepisodene 14. september og 14. november 2005 ble det målt 24 timers nedbørmengder på millimeter ved de private stasjonene Osavann, Bontveit og Rolvsvåg. Målingene tyder på at årlig nedbørmengder fordobles fra Flesland/Sotrabroen i vest og østover til Gullfjellet. Fra ca millimeter i årlig nedbørmengder til 3600 millimeter i Brekkedalen 350 m.o.h. sør for Gullfjellet. Oppe på selve Gullfjell-platået antas årsnormalen for nedbør å ligge nær 4200 millimeter. 1

2 2. Resultater: A. Lage årsnedbørkart (normaler ). Med bakgrunn i observasjonsdataene ble normaler beregnet for alle stasjoner utenom MIstasjoner (disse har normaler beregnet av MI). Usikkerheten i verdiene er antatt å være +/- 5 %, men for de private stasjonene med færre enn 10 målinger antas usikkerheten å være opp til 10 %. Størst usikkerhet er knyttet opp til nedbøren i fjellområdene ettersom ingen målinger er tatt i høyder over ca. 350 m.o.h. Verdiene for disse områdene er basert på en antatt høydegradient for områdene. Denne gradienten er beregnet på basis av et tett nettverk av private målinger flere steder i kommunen. På alle stedene lå gradienten mellom 3-5 % pr. 100 m - i høyder som strekker seg fra 50 til 350 m.o.h. Disse verdiene er basert på målinger om høsten/vinteren i fuktig luft (RF>80 %). I nivået over 350 m har vi ingen målinger, men i juli 2006 ble det satt ut en automatisk måler på Gullfjellet i 835 m.o.h. for å få sikrere verdier for høydegradienten i fjellet. Om sommeren er høydegradienten antatt å være litt høyere på grunn av svakere vind og lavere relativ fuktighet. På bakgrunn av disse målingene, tidligere forskningsresultater fra Dyrdalen (v/ Bontveit), andres vurderinger og mine egne erfaringer, har vi antatt følgende verdier for høydegradienten i området: Årstid m.o.h m.o.h m.o.h. Høst/vinter 4 % 2 % 0 % Sommer 6 % 4 % 2 % Årsnedbør 5 % 3 % 1 % Grunnen til at nivået m.o.h. blir gitt så lav høydegradient, er at mye nedbør på Vestlandet oftest er knyttet opp til sterk vind (kuling/storm) som medfører at nedbørpartiklene i mindre grad når bakken over fjellrygger/topper (typisk m.o.h. i områdene Gullfjellet/Ulriken), men i stedet blir nedbørpartiklene fordelt til områdene i lavere høyder. Med bakgrunn i interpolering mellom alle nedbørstasjonene sine årsnormaler, erfaringer og høydegradienter, er det laget et nedbørkart over kommunen av normal årsnedbør med oppløsning på 2 km, deretter interpolert ned til 20 m basert på høydegradienter. 2. Ekstrem nedbørkart Å beregne returperioder for nedbørintensitet krever lange tidsserier (>10 år). MI-stasjonene Florida, Fana-Stend og Gullfjellet-Osavann tilfredsstiller disse kravene, men disse stasjonene har kun manuelle målinger der nedbøren blir målt til faste tider (kl.06/18 UTC) en eller to ganger i døgnet. Derimot har Bergen-kommune sine automatiske stasjoner på Florida og Sandsli lange tidsserier av nedbør med tidsoppløsning på 1 eller 10 minutt. Dessverre er noen av dataene av litt variabel kvalitet og dessuten en del brudd i dataseriene. Disse målingene har derfor gjennomgått en kvalitetssikring hos oss for å bøte på mangler/feil slik at huller/feil på best mulig måte er forsøkt rettet opp. Årlige ekstremverdier for ulike nedbørperioder er 2

3 deretter brukt i en modifisert versjon av den britiske M5-metoden (NERC 1975) for å beregne returperioder. Denne metoden blir m.a. brukt i beregninger fra Meteorologisk institutt i Oslo. Supplerende korttidsnedbør målt ved stasjonene Sædalen, Åsane og Nøstet er sammenlignet med Florida/Sandsli og interpolert. I disse beregningene blir verdiene basert på glidende akkumuleringsperioder (minuttoppløsning) ikke faste tidspunkt (fra til). Ettersom de manuelle målinger baserer seg på faste avlesingstidspunkt (06 UTC,18 UTC), er det blitt beregnet overføringsfaktorer fra faste døgnverdier (06-06 UTC) til glidende 24 timers nedbørperioder: Faktor Glidende 24 timers nedbør i forhold til døgnnedbør : 1,13 Faktor Glidende 48 timers nedbør i forhold til døgnnedbør : 1,08 Tilsvarende overføringsfaktorer er brukt for kortere intervaller avhengig av samplingsraten: Faktorer: Glidende minuttverdier av 10 min. nedbør i forhold til faste 10 min. avlesinger: 1,21 Glidende minuttverdier av 30 min. nedbør i forhold til faste 10 min. avlesinger: 1,05 Glidende minuttverdier av 60 min. nedbør i forhold til faste 10 min. avlesinger: 1,03 Nedbørsintensiteter med akkumuleringsperioder 2 min, 5 min, 10 min, 30 min, 60 min, 120 min, 180 min, 6t, 12t, 24t og 48 timer har så blitt beregnet med gjentakelsestider på: 1 år, 5 år, 10 år, 20 år, 50 år, 100 år, 200 år, 500 år og 1000 år. Ettersom det ikke finnes intensitetsmålinger for nedbør kortere enn 12/24t i østlige områder av Bergen kommune (Gullfjellet etc.), må slike verdier antas utifra erfaringer/skjønn. Midlere faktorer mellom Bergen/Sandsli-området og resten av kommunen ble beregnet. Utifra målinger fra Osavann/Gullfjellet/Haugsdalen ser det ut som om maksimumsverdier for akkumuleringsperioder på 2-48t er godt korrelert med årsnedbøren dvs. tilnærmet lik faktor mellom Bergen/Gullfjellet for disse tidsoppløsningene. Max verdier for korte intensiteter (2 min 2 timer) inntreffer derimot vanligvis i juli/august i forbindelse med CB/tordenskyer. Disse skyene oppstår ofte på varme dager i Gullfjellet/Arna-området og ligger tilnærmet i ro. Slike intense lokale regnskyll har normalt sett betydelig høyere intensitet lengst øst i kommunen. Vi har derfor antatt overføringsfaktorer for disse korttidsbygene som er ca. 10 % høyere enn for nedbørperioder av lengde 3-48 timer. 3

4 Fremtidig nedbørklima i Bergensområdet. De siste 20 årene har det vært hyppigere tilfeller av mye nedbør i Bergen enn på og 1970 tallet. Ettersom nedbøren ofte varierer med tilfeldige perioder, er ikke forskerne helt sikre på om dette skyldes tilfeldigheter eller kan forklares med økende utslipp av drivhusgasser. Likevel er de fleste forskere enig i at vi nå ser starten på en trend i både økende temperaturer og nedbør de kommende tiårene. Det drives et omfattende arbeid både i utlandet og her til lands for å anslå hvilke klimaendringer vi kan forvente de neste 50 og 100 år. Til det brukes kompliserte og avanserte globale klimamodeller som deretter blir nedskalerte for å gi gode resultater på regional- og lokal skala. Resultatene fra disse modellene varier mye fra modell til modell, men alle modellene er enig i at klimaet om 50 eller 100 år blir varmere og våtere på Vestlandet. Som sagt er verdiene av nedbør- og temperaturøkningen både usikre og varierende, men de fleste modeller antyder en økning i middeltemperaturen med 2-3 grader på Vestlandet frem mot år 2100 og en årlig nedbørøkning på ca. 20 %. Økningen i nedbørmengdene vil trolig bli størst om høsten med %. Økningen er forventet å bli tilnærmet lineær frem til år 2100, dvs. vi kan anta halvparten av verdiene i år I Bergensområdet faller over 80 % av nedbøren i vindretninger i sektoren sør til vest, og nedbøren er sterkt påvirket av fjellene. I Bergen inntreffer de fleste store nedbørmengdene med varighet 12 eller 24 timer i vindretninger mellom sør og sørvest, mens Gullfjellstraktene er mest utsatt for litt mer vestlige vinder (sørvest og vest-sørvest). Hovedgrunnen til at disse vindretningene gir mest nedbør er at luftmassene i slike situasjoner kommer inn fra Nordsjøen og inneholder mye fuktighet og i tillegg er relativt varme. Fronter er med på å forsterke nedbøren. Typisk inntreffer disse store 24 timers nedbørmengdene om høsten og tidlig vinter (september-desember). I tillegg blir løftingen av disse luftmassene maksimal dersom vindretningen blåser vinkelrett inn mot fjellene. Desto mer løfting, desto mer forsterkning av nedbøren. Dermed får en ofte ekstremt store nedbørsmengder i Gullfjellstraktene når det blåser kraftig fra sørvest eller vest-sørvest samtidig som luftmassene er fuktige og milde. Økningen i nedbørmengdene frem mot år 2100 er derfor avhengig av hyppigheten av sørvestlige vinder og stormhyppigheten. De fleste klimamodeller antyder en økning i frekvensen av sterk vind fra sørvest på Vestlandet samtidig som middeltemperaturen om høsten øker med 2-3 grader (minst nær kysten). En økning av høstnedbøren med % (mest lengst øst i Bergen kommune), vil gi en økning av hyppigheten av store nedbørepisoder ( millimeter) med 2-3 ganger. Om sommeren (typisk juli/august) er derimot de fleste nedbørepisoder knyttet opp til konvektive skyer som ofte dannes på grunn av lokal oppvarming (når det er relativt lite vind) og i situasjoner med kaldfronter som kommer inn fra sør og sørvest. Typisk inntreffer disse situasjonene sent om ettermiddagene eller om kvelden. Ofte med torden og hyppigst over fjellområdene øst for Bergen sentrum. Vi snakker da om forholdsvis kortvarig kraftig nedbør med varighet fra 10 min. til 6 timer. Slike kraftige regnskyll er relativt godt korrelert med høye temperaturer, dvs. at intensiteten er normalt størst i tropiske strøk der temperaturen ofte når 40 grader om sommeren. Likevel kan intensiteten i slike norske byger nesten være tropisk i situasjoner med temperaturer som nærmer seg 30 grader. Klimamodellen antyder at middeltemperaturen i Bergens-området kan stige med nær 3 grader de neste 100 år. Dette kan medføre hyppigere tilfeller av slike tropiske regnskyll. Luftmasser der temperaturer er 3 grader høyere enn nå kan inneholde opptil 20 % mer fuktighet og kan i teorien avgi 20 % mer 4

5 nedbør. Vi antyder derfor at en nedbørøkning på ca. 20 % om sommeren vil gi en fordobling av hyppigheten av kraftig nedbør med intensiteter av skala minutter til 6 timer. Oppsummering: Årlige nedbørsmengder og maksimale nedbørsmengder i Bergen for kortere akkumuleringsperioder (10 minutt til 2 døgn) vil stort sett øke med ca. 20 % frem mot år Dette medfører at antall episoder av store nedbørmengder vil fordobles. Verdiene for returperioder på for eksempel 100 år må derfor multipliseres med ca. 1,2. I Gullfjellstraktene antas nedbøren om høsten og tidlig vinter å øke med ca. 30 %. Dette tilsvarer at antall tilfeller med store nedbørepisoder av varighet 3-48 timer vil tredobles. Verdiene for returperioder på for eksempel 100 år må derfor multipliseres med ca. 1,3. I år 2050 forventes normale nedbørsverdier å ligge % høyere enn normalen. Verdiene for år 2050 forventes derfor å ligge midt mellom nåværende normaler og forventende normaler for år Bergen den 19. september 2006 Roar Inge Hansen Vedlegg: 1. Målestasjoner tabeller og kart 2. Avtaledokument mellom Bergen kommune og 5

6 Vedlegg 1: Private målestasjoner periode: sep apr.2006 E=øst, W=vest Nr. Høyde (m.o.h.) Stasjonsnavn Antall obs. Nedbørnormal 1 70 Sotra-Straume Kokstad Steinsvik Straume-Sælen Fyllingsdalen-gravsted Melkeplassen-Skytterbane Laksevåg Solheim kirke Storetveit Landås Svartediket-E Tarlebø vassverk Paradis Kjenndalstoppen Helldal-W Langedalen-Borgo Unneland Bjørndalen Osavann Gullbotten Skyggestranda-Tunes Arnadalen Ytre Arna - Kvamstø Langedalen-Rødland Åsane-Vågsbotn Flaktveit-Rolland Jordalen Munkebotten Fjellveien-Mulen Skansen Fana-kirke Kalandsvatn-Kaland (E) Gimmeland Bontveit Haugsdalen-Fjelltveit (Midt i dalen) Samdal Haugsdalen-E (vegende) Brekkedalen-W Brekkedalen-vatn-W Brekkedalen-vatn-E Brekkekleivi-E Rolvsvåg-Trengereid Bergen-Florida-Privat SUM % av alle observasjoner er nedbørmengder >20 mm 6

7 Andre målestasjoner - i Bergen kommune Periode Nedbør- Eier Høyde (fra - til) normal Storm 6 Bergen-Nøstet sep MI 45 Flesland jun MI 12 Bergen-Florida MI 54 Fana-Stend MI 364 Gullfjellet-Osavann Bergen K. 40 Sandsli-auto Bergen K. 95 Åsane-Liavatn - auto des Bergen K. 200 Sædalen - auto nov Bergen K. 12 Bergen-Florida - auto 1989 Målinger månedsnedbør Målestasjon okt. 05 nov. 05 des. 05 jan. 06 Bergen-Flordia (MI) Nøstet (Storm) Flesland (MI) Steinsvik Fana-Stend (MI) Heldal-W 528 Unneland Osavann Haugsdalen-Fjelltveit * 319 Gimmeland * 314 Bontveit * Haugsdalen-øst * 374* 271 Brekkedalen-vest (vegende) 839* 411* 324 Brekkedalen-midt 859* 429* 324 Rolvsvåg-Trengereid * 291 Kvamskogen (MI) * = inneholder noen tilfeller med overfylte nedbørmålere der verdiene er blitt estimerte v.h.a. målinger fra nærliggende stasjoner. 7

8 Målestasjoner: Blå = faste stasjoner (MI, Storm, Bergen kommune) Røde = private manuelle stasjoner. Blå tall angir antall målinger på hver stasjon. 8

9 Vedlegg 2: Utdrag av avtaledokument AVTALEDOKUMENT mellom Bergen kommune Byutvikling Plan- og miljøetaten Org.nr som oppdragsgiver og AS Org.nr som konsulent for utførelse av prosjektet: Utarbeidelse av temakart for nedbør Avtaledokumentet bygger på NS

10 . GRUNNLAG FOR AVTALEDOKUMENTET. For denne avtale gjelder i rekkefølge: 1. Denne avtale 2. Tilbud fra, datert NS 8402: "Alminnelige kontraktsbestemmelser for rådgivingsoppdrag honorert etter medgått tid," 2. BESKRIVELSE AV OPPDRAGET Det skal ytes konsulentbistand til utarbeidelse av temakart for vannstand/bølger og nedbør i samsvar med følgende beskrivelse : Del 2. Nedbør Storm skal levere ekstremnedbørskart for følgende akkumuleringsperioder; døgn, 12 timer, 6 timer, 3 timer, 2 timer, 1 time, 30 min. og 10 min. I tillegg vil det bli utarbeidet et årsnedbørskart. Alle kartene vil ha en oppløsning på 100*100m. Storm besitter unike nedbørsmålinger i ekstremnedbørstilfeller i Bergen kommune, og disse vil bli benyttet i arbeidet med kartene. I tillegg skal det leveres en diskusjon rundt evt. endringer i nedbørsmønsteret i Bergen kommune basert på klimaendringer. Oppgaven forutsetter at Bergen kommune kan levere topografiske kartdata med oppløsning 100*100m, samt at Bergen kommune stiller, på oppfordring, med historiske nedbørsintensitetsdata fra egne målinger. Kartene vil bli levert som vektordata. Nærmere spesifikasjon av data oppdragsgiver skal tilrettelegge og levere konsulent innen avtalt tidsfrist er beskrevet i vedlegg SÆRSKILT AVTALE OM RETTIGHETER TIL PROSJEKTMATERIALET Oppdragsgiver har eiendomsretten til alt materiale og alle modeller, digitale og fysiske som utarbeides / utvikles i prosjektet. 4. OPPDRAGETS FREMDRIFT Oppdraget skal påbegynnes: Uke 10, 2006 Oppdraget skal være ferdig: Innen 31. mai 2006 Oppdragsgiver leverer nødvendig materiale beskrevet i vedlegg 1, innen 15.mars. Konsulenten skal uten ugrunnet opphold varsle oppdragsgiver dersom frister eller rimelig fremdrift ikke kan holdes. 10