Dark-blue horizon: Sea level rise and meteotsunamis on the Finnish coast

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-336-112-6
Title: Dark-blue horizon: Sea level rise and meteotsunamis on the Finnish coast
Author: Pellikka, Havu
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Institute for Atmospheric and Earth System Research
Doctoral Programme in Atmospheric Sciences
Finnish Meteorological Institute
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-06-25
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-336-112-6
http://hdl.handle.net/10138/315759
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: This thesis presents research on two topics related to sea level in the Baltic Sea: regional sea level rise and meteotsunamis, i.e. meteorologically generated tsunami waves. While these phenomena act on very different time scales, they are both relevant for estimates of coastal flooding risks. Main objectives of this work are i) to present projections of mean sea level change in Finland by 2100 as location-specific probability distributions that can be used as a basis for decision-making in coastal management, and ii) to study the occurrence of meteotsunamis on the Finnish coast and the weather conditions that create these waves. Global mean sea level is rising in the warming climate. This will affect coastal life worldwide, but sea level does not rise uniformly around the globe. Projections of future sea level rise have large uncertainties, especially because the response of the Antarctic ice sheet to climatic changes is poorly known. This makes the upper tail of the probability distribution of sea level rise hard to pin down. In this work, an ensemble of global sea level rise projections is adjusted regionally to form a probability distribution of regional sea level rise. The results suggest that sea level rise in the Baltic Sea will be about 80% of the global mean, without including the effect of land uplift. To obtain probability distributions of mean sea level change relative to land, the effects of postglacial land uplift and wind-induced changes in mean sea level are combined with the sea level rise distributions. According to the average scenario, the sea level in the Gulf of Finland is expected to rise ca. 30 cm in 2000–2100, while mean sea level decline will continue in the Gulf of Bothnia. However, the high-end scenario projects sea level rise everywhere on the Finnish coast, ranging from 21 cm in Vaasa to 90 cm in Hamina. Meteotsunamis occur in shallow sea areas worldwide and can reach a height of several metres in extreme cases. In the Baltic Sea, such high, inexplicable sea waves are historically known as Seebär on the German-speaking southern coast and sjösprång in Swedish-speaking regions. According to old literature and recent eyewitness reports, meteotsunamis can occur all around the Baltic Sea and cause mild damage. The highest reliably documented events have been 1–1.5 metres high. After decades of no reported occurrences, three meteotsunamis were observed in Finland in the summers of 2010 and 2011. This work gives a detailed description of these events and their meteorological origin. The waves were created by air pressure disturbances propagating over the sea. The speeds of the disturbances were close to the long wave speed in the sea, which amplifies the wave. Such resonance effects, in addition to local coastal bathymetry, are central in the formation of meteotsunamis. To study the frequency of meteotsunami occurrence on the Finnish coast, meteotsunamis were detected in the original tide gauge charts and high-resolution sea level data from the Gulf of Finland over the past century. In total, 121 potential events were identified in the summer months of 1922–2014, with typical wave heights of 10–30 cm at the tide gauges. A statistically significant increasing trend in the number of meteotsunamis was found in Hamina in the eastern part of the gulf, but not in Hanko in the west. A strong connection between lightning observations (1998–2014) and meteotsunami occurrence was found: lightning numbers were over ten times higher on days when a meteotsunami was recorded compared to other summer days.Tässä työssä käsitellään kahta Itämeren vedenkorkeuteen liittyvää aihetta: alueellista merenpinnan nousua ja säätsunameja eli meteorologisten ilmiöiden synnyttämiä tsunamiaaltoja. Vaikka ilmiöiden aikaskaalat ovat hyvin erilaiset, ovat ne molemmat olennaisia Itämeren meritulvariskien arvioinnin kannalta. Työn tärkeimpinä tavoitteina on i) laskea ennusteet keskimerenpinnan tason muutokselle Suomessa vuoteen 2100 saakka paikkakohtaisina todennäköisyysjakaumina, jotka sopivat käytettäväksi päätöksenteon tukena rannikkosuunnittelussa, sekä ii) tutkia säätsunamien esiintymistä Suomen rannikolla ja niihin liittyviä sääolosuhteita. Ilmaston lämpenemisen aiheuttama valtamerien pinnannousu vaikuttaa rannikkoseutujen elämään ympäri maailman, mutta merenpinta ei nouse tasaisesti kaikkialla. Merenpinnan nousuennusteissa on myös suuria epävarmuuksia erityisesti siksi, että Etelämantereen mannerjäätikön tulevaisuus muuttuvassa ilmastossa tunnetaan huonosti. Sen vuoksi merenpinnan nousun todennäköisyysjakauman yläpäätä on vaikea arvioida. Tässä työssä käytetään alueellisen merenpinnan nousun jakauman pohjana joukkoa globaaleja ennusteita, joihin sovelletaan alueellisia korjaustekijöitä. Tulosten perusteella merenpinnan nousu Itämerellä on noin 80 % globaalista keskiarvosta, jos ei huomioida maankohoamisen vaikutusta. Kun merenpinnan nousujakaumiin lisätään maankohoamisen ja tuulen aiheuttamien keskimerenpinnan muutosten vaikutus, saadaan todennäköisyysjakaumat keskimerenpinnan tason muutoksesta maan suhteen. Keskimääräisen skenaarion mukaan merenpinta nousee Suomenlahdella noin 30 cm vuosina 2000–2100, kun taas Pohjanlahdella merenpinta edelleen laskee. Korkeimpien ennusteiden toteutuminen johtaisi kuitenkin merenpinnan nousuun kaikkialla Suomen rannikolla nousun vaihdellessa Vaasan 21 cm:stä Haminan 90 cm:iin. Säätsunameja esiintyy matalilla merialueilla ympäri maailmaa ja ne voivat saavuttaa ääritapauksissa useiden metrien korkeuden. Itämeren piirissä tällaiset korkeat, selittämättömät aallot tunnetaan vanhastaan saksankielisellä nimellä Seebär ja ruotsinkielisellä nimellä sjösprång. Vanhojen kirjallisuuslähteiden ja uusien silminnäkijähavaintojen perusteella säätsunameja esiintyy kaikkialla Itämeren rannikolla ja ne voivat aiheuttaa lievää vahinkoa. Suurimmat luotettavasti dokumentoidut tapaukset ovat olleet 1–1,5 metrin korkuisia. Useiden vuosikymmenten mittaisen hiljaisen jakson jälkeen Suomessa havaittiin kolme säätsunamia kesällä 2010 ja 2011. Tässä työssä kuvataan nuo tapaukset ja niiden meteorologinen tausta yksityiskohtaisesti. Aallot syntyivät meren yllä liikkuvien ilmanpaineen häiriöiden seurauksena. Häiriöiden nopeus oli lähellä pitkien aaltojen nopeutta meressä, mikä kasvattaa aallon korkeutta. Tällaiset resonanssi-ilmiöt ovat rannikon paikallisen pohjatopografian lisäksi keskeisiä säätsunamien muodostumisessa. Ilmiön yleisyyden tutkimiseksi säätsunameja etsittiin Suomenlahden mareografien alkuperäisiltä piirturirullilta ja korkean resoluution vedenkorkeushavainnoista lähes vuosisadan ajalta. Aineistosta tunnistettiin kaikkiaan 121 potentiaalista säätsunamia kesäkuukausilta 1922–2014; aaltojen tyypillinen korkeus mareografeilla oli 10–30 cm. Säätsunamien lukumäärässä havaittiin tilastollisesti merkitsevä lisääntyvä trendi Haminassa, mutta ei Hangossa. Salamahavaintojen (1998–2014) ja säätsunamien esiintymisen välillä havaittiin selvä yhteys: salamamäärät olivat yli kymmenkertaisia säätsunamien esiintymispäivinä verrattuna muihin kesäpäiviin.
Subject: geofysiikka
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Dark-blue.pdf 2.101Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record