Climate adjusted design values for extreme precipitation and flooding

Uværet Hans i august 2023 rammet Østlandet hardt og førte til rekordstore flommer i alt fra små bekker til de største vassdragene. Vi må tilbake til 1938 og 1789 for å finne sensommer-flommer som er minst like store. Samtidig er Hans et eksempel på en type flom vi kan vente mer av i framtiden, med både kraftige regnbyger og store nedbørmengder over store områder som allerede er fuktige etter en våt sommer. Samfunnet kan tjene på å være godt nok forberedt på de ekstreme hendelsene vi har i dag og kan forvente i framtiden. For å hjelpe oss å være forberedt på kommende flommer har forskere på ekstremnedbør, flom og statistisk modellering jobbet sammen med eiere av viktig infrastruktur og representanter fra kommuner i prosjektet ClimDesign. I prosjektet brukte forskerne historiske målinger av vannføring og nedbør for å utvikle nye statistiske modeller for å beregne risikoen for ekstreme flom- og nedbørhendelser fra de veldig kortvarige hendelsene (få minutter) til lange hendelser over flere døgn. Beregningene gjøres for steder både med og uten målinger. Videre er det beregnet ekstremnedbør for nedbørfelt med alt fra små til store areal. Forskerne analyserte også sammenhengen mellom ekstreme hendelser ved ulike steder og utforsket hvordan ekstremhendelser endrer seg når klimaet endrer seg. Viktige resultater fra ClimDesign: • Hvor mye vann som kommer i løpet av ett minutt, en time eller ett døgn er avhengig av hvor i Norge man befinner seg. • De nye modellene for ekstremnedbør utviklet i ClimDesign gir høyere nedbørintensiteter enn tidligere generasjon modeller. • Det er utviklet helt nye og fleksible modeller for å beregne dimensjonerende flom for flere varigheter. • Nye og mer fleksible modeller for å beregne dimensjonerende flomverdier der man ikke har målinger viser bedre resultater enn de eksisterende modellene. • Hvor mye ekstremnedbøren reduseres når størrelsen på nedbørfeltet øker er avhengig av hvor man er i Norge (størst reduksjon på Østlandet og i Finnmark) og sesong (størst reduksjon om sommeren). • Vi har analysert hvor ofte vi kan oppleve flom og ekstrem nedbør innenfor et område. Dette er avhengig av hvilket gjentaksintervall vi ser på. Ekstreme hendelser med høyt gjentaksintervall (f.eks. 100-års hendelser) har ofte mindre romlig utbredelse enn hendelser med kortere gjentaksintervall (f.eks. 10-års hendelser). • Framtidige ekstremhendelser med kort varighet kan bli enda mer ekstreme enn tidligere antatt. Dette viser klimamodeller som bedre beskriver intense regnbyger (konvektiv nedbør) Resultater fra ClimDesign er publisert i internasjonale og nasjonale vitenskapelige tidsskrifter. I tillegg er flere av resultatene implementert i verktøy og rutiner som kan benyttes av sluttbrukere (Se f.eks. https://klimaservicesenter.no/ivf?locale=nb).

Viktige virkninger fra ClimDesign er økt nasjonalt og internasjonalt samarbeid mellom forskere som jobber med ekstremnedbør og flom samt mellom forskere og sluttbrukere som må takle ekstremnedbør og flom. Nasjonalt kan vi fremheve at samarbeid mellom statistikere, meteorologer og hydrologer er forsterket og inkluderer flere yngre forskere og en PhD-kandidat. Internasjonalt har ClimDesign knyttet faglige kontakter til forskningsmiljøer som jobber med tilsvarende tema. ClimDesign har bidratt til å forsterke kommunikasjonen mellom forskere og sluttbrukere ved å la sluttbrukere fra kommuner og eiere av infrastruktur bidra i forskingen gjennom seminar og befaringer. Slikt samarbeid gjør at man får identifisert kunnskapshull som forskinga må fylle for å bidra til forsvarlig forvaltning på tvers av sektorer. Flere av resultatene er allerede eller vil bli implementert i verktøy som er offentlig tilgjengelige ved Meteorologisk Institutt og ved NVE og vil bli en del av kunnskapsgrunnlaget når anbefalinger for beregninger av ekstremnedbør, flom og klimapåslag skal oppdateres. Effektene av ClimDesign er et samfunn som er mindre sårbart for ekstremnedbør og flom. Disse effektene sikres gjennom å forbedre metoder og verktøy for beregninger av dimensjonerende nedbør, oppsummere nye anbefalinger i rapporter og veiledere samt kommunisere resultater i nasjonale fagseminar og tidsskrift..

The main objective of ClimDesign is to generate user-relevant design values based on intensity-duration-frequency (IDF) and flood-duration-frequency (QDF) curves that account for a changing climate at individual locations and across regions. A project team of experts on floods, extreme precipitation and statistical methods together with major infrastructure owners, will collaborate to handle the challenges emanating from this objective. ClimDesign will move the frontier of knowledge by (i) improved understanding of temporal changes in extreme events and handling non-stationarity in estimating design values, (ii) quantifying the risk of extreme events within a region and (iii) incorporating projected changes in extremes into design values. A particular challenge related to climate changes effects is the expected changes in seasonality of extremes. Spatial analysis of extremes is important for the estimation of an area reduction factor of extreme precipitation, i.e. what is the ratio of a 200-year precipitation event for an area of 1000 km2 compared to a rain gauge? Spatial analysis of extremes is also important for assessing the spatial extension of a 200-year flood and for assessing how often one of the culverts along a road might experience a 200-year rainfall event. The high-dimensional extreme value modelling needed for analysing spatial extremes is a methodological challenge. Selected project findings will be implemented in operational tools, and the project team will suggest updates of existing guidelines for flood estimation. Infrastructure owners, areal planners, municipalities and consultancies’, will use the project results for climate change adapted estimates of design values. This will reduce flood risks and thereby reduce the vulnerability to floods and increase infrastructure resilience. The research tasks will be carried out on case-studies suggested by the stakeholders, ensuring that there is a close link between research questions and user needs.