Sinterklaasstorm 6 december 2013 BESCHRIJVING VAN DE HYDROMETRISCHE GEBEURTENISSEN

Transcriptie

1 Sinterklaasstorm 6 december 2013 BESCHRIJVING VAN DE HYDROMETRISCHE GEBEURTENISSEN 00_119 WL Rapporten

2 Sinterklaasstorm 6 december 2013 Beschrijving van de hydrometrische gebeurtenissen Nossent, J.; Boeckx, L.; Taverniers, E.; Deschamps, M.; Verwaest, T.; Mostaert, F. Oktober 2014 WL2014R00_119_5

3 Deze publicatie dient als volgt geciteerd te worden: Nossent, J.; Boeckx, L.; Taverniers, E.; Deschamps, M.; Verwaest, T.; Mostaert, F. (2014). Sinterklaasstorm 6 december 2013: Beschrijving van de hydrometrische gebeurtenissen. Versie 4.0. WL Rapporten, 00_119. Waterbouwkundig Laboratorium, Antwerpen, België. Waterbouwkundig Laboratorium Flanders Hydraulics Research B-2140 Antwerpen Tel. +32 (0) Fax +32 (0) waterbouwkundiglabo@vlaanderen.be Niets uit deze uitgave mag worden verveelvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welk andere wijze ook zonder voorafgaande toestemming van de uitgever.

4

5 Inhoudstafel Inhoudstafel... I Lijst van de tabellen... II Lijst van de figuren... III 1. Meteorologie Neerslag Springtij Stormdepressie Woensdag 4 december Donderdag 5 december Vrijdag 6 december Waarnemingen Waterstand en opzet tijgebied Schelde Bovenafvoer GOG-werking Kust Voorspellingen D Sigmamodel VSSKS (modellentrein) Kust Verschillen 1D Sigmamodel en VSSKS Vrijboordkaarten Verwachtingen HIC Referenties Definitieve versie WL2014R00_119_5 I

6 Lijst van de tabellen Tabel 1 De hoeveelheid gevallen neerslag in de periode voor en tijdens de Sinterklaasstorm was zeer beperkt... 1 Tabel 2 De debieten op de bovenlopen en zijwaterlopen van het Zeescheldebekken waren in de periode voor en tijdens de Sinterklaasstorm lager of gelijkaardig aan het gemiddelde debiet van 2013 ( 2013 (mean) )... 1 Tabel 3 Het astronomisch voorspeld hoogwater voor Antwerpen was in de periode 4 tot 7 december 2013 hoog, aangezien dit een springtij periode betrof... 2 Tabel 4: Opgetreden hoogwaterstanden voor het hoogwater in de vroege ochtend van 6 december Tabel 5: Begin jaren 90 traden in Antwerpen meermaals hogere waterstanden op Tabel 6 - Voorspellingen te Antwerpen en Vlissingen door 1D-systeem en VSSKS in functie van de zichttijd (voorspellingshorizon) Tabel 7 - Verwachtingen Sinterklaasstorm Tabel 8: Drempelwaardes voor hoge waterstanden op de Schelde te Antwerpen Definitieve versie WL2014R00_119_5 II

7 Lijst van de figuren Figuur 1 Volgens de voorspellingen op 4 december zou het lagedrukgebied boven de Britse eilanden zich zodanig verplaatsen dat op de Noordzee op 5 december een noordwesterstorm zou ontstaan (KNMI, 2013a)... 3 Figuur 2 Het lagedrukgebied verplaatste zich vanaf het noorden van Schotland in oostelijke richting en diepte sterk uit in de loop van donderdag 5 december 2013 (KNMI, 2013b; Kroos, 2013) (wintertijd = UTC + 1u)... 4 Figuur 3 Door de verplaatsing van het lagedrukgebied ruimde de wind op de Noordzee van WZW naar NW. Door de zeer lage druk in de kern waren de windsnelheden zeer hoog (9-11 Bft) (Kroos, 2013)... 5 Figuur 4 De werkelijk gemeten windvelden (op 5 december om 19u) kwamen in hoge mate overeen met de ECMWF windvoorspelling, al lag de gemeten windsnelheid soms iets hoger (1 knoop = m/s) (wintertijd = UTC + 1u)... 6 Figuur 5 De piek in windsnelheid in Terneuzen kwam 2u later dan verwacht (min-max band op basis van voorspellingen op 3/12 23u, 4/12 5u, 4/12 11u, 4/12 17u, 4/12 23u, 5/12 5u, 5/12 11u, 5/12 17u) [KNMI en RWS]... 6 Figuur 6 - De voorspelde windsnelheid voor Hansweert kwam sterk overeen met de gemeten windsnelheid, maar de maximum snelheid werd ook pas 2u later dan verwacht opgemeten (min-max band op basis van voorspellingen op 3/12 23u, 4/12 5u, 4/12 11u, 4/12 17u, 4/12 23u, 5/12 5u, 5/12 11u, 5/12 17u)... 7 Figuur 7 Voor het bereiken van de maximum gemeten windsnelheid, was de effectieve windrichting in Terneuzen westelijker dan verwacht, na de piek echter noordelijker dan voorspeld (min-max band op basis van voorspellingen op 3/12 23u, 4/12 5u, 4/12 11u, 4/12 17u, 4/12 23u, 5/12 5u, 5/12 11u, 5/12 17u)... 7 Figuur 8 - Voor het bereiken van de maximum gemeten windsnelheid, was de effectieve windrichting in Hansweert westelijker dan verwacht, na de piek echter noordelijker dan voorspeld (min-max band op basis van voorspellingen op 3/12 23u, 4/12 5u, 4/12 11u, 4/12 17u, 4/12 23u, 5/12 5u, 5/12 11u, 5/12 17u)... 8 Figuur 9 - Het lagedrukgebied schoof op vrijdag 6 december verder door naar het oosten, waardoor de storm op de Noordzee ging liggen (KNMI, 2013c) (wintertijd = UTC + 1u)... 8 Figuur 10 De wind aan onze kust en in de monding van de Schelde nam in de loop van de nacht en de voormiddag van 6 december zeer geleidelijk af (Kroos, 2013)... 9 Figuur 11: De ogenblikkelijke opzet in Vlissingen liep op tot bijna 2,5 m een vijftal uur voor het hoogwater van de ochtend van 6 december Figuur 12 1D-Voorspellingen te Antwerpen voor HW van 06/12/ :30 h Figuur 13 1D-Voorspellingen te Antwerpen voor HW van 06/12/ : Figuur 14 Voorspellingen en verwachtingen te Antwerpen en Vlissingen voor het hoogwater van 06/12 04:30 (Antwerpen). (Y-as in m TAW) Figuur 15 Meting en voorspellingen van de waterstand in Antwerpen door het VSSKS Figuur 16 Meting en voorspellingen van de waterstand te Vlissingen door het VSSKS Figuur 17 Vrijboordkaart op basis van resultaten 5 december 2013 uit 1D-voorspellingssysteem HIC, opgemaakt 21 mei Figuur 18 - Detail van de vrijboorden ter hoogte van Bergenmeersen en Paardeweide Figuur 19 - Foto genomen tijdens helikoptervlucht van 6/12/2013 ter hoogte van Bergenmeersen en Paardeweide (kijkrichting van opwaarts naar afwaarts, dus op het voorplan Bergenmeersen- aan de rechteroever van de Schelde-, dan Paardenweide) Definitieve versie WL2014R00_119_5 III

8 1. Meteorologie De Sinterklaasstorm 2013 werd veroorzaakt door de combinatie van twee factoren: het optredende springtij en een stormdepressie boven de Noordzee. Deze twee componenten zullen dan ook in detail bekeken worden bij de analyse van de meteorologische gegevens. Ze worden voorafgegaan door een beknopte bespreking van de neerslaggegevens van deze periode, waarmee aangetoond wordt dat er geen vergrootte aanvoer van bovenafvoer naar het Zeescheldebekken was Neerslag Hoewel er in de periode van 4 tot 7 december 2013 een zware stormdepressie met bijhorend occlusiefront van boven Schotland, over de Noordzee, onze richting uit kwam, leidde dit in ons land niet tot grote hoeveelheden neerslag (gespreid over 4 dagen 1 tot 4 mm in Vlaanderen en tot 9 mm in Wallonië). Ook de dagen voor deze periode viel er nauwelijks neerslag van betekenis (minder dan 1 mm op 3 dagen tijd) (Tabel 1). Tabel 1 De hoeveelheid gevallen neerslag in de periode voor en tijdens de Sinterklaasstorm was zeer beperkt N [mm] Ukkel (KMI) Herentals (VMM) Koksijde (VMM) Maasmechelen (VMM) Marche (SETHY) Sint-Baafs-Vijve (HIC) 1/12/ /12/ /12/ /12/ /12/ /12/ /12/ Zelzate (HIC) Deze beperkte hoeveelheden neerslag gaven dan ook geen aanleiding tot verhoogde afvoeren op de bovenlopen en de zijwaterlopen van het Zeescheldebekken (Tabel 2). Door het ontbreken van verhoogde bovenafvoeren is de Sinterklaasstorm 2013 een perfect voorbeeld van een zuivere stormvloed: een combinatie van springtij en een zeer krachtige noordwesterstorm boven de Noordzee. Tabel 2 De debieten op de bovenlopen en zijwaterlopen van het Zeescheldebekken waren in de periode voor en tijdens de Sinterklaasstorm lager of gelijkaardig aan het gemiddelde debiet van 2013 ( 2013 (mean) ) Q [m³/s] Menen (Leie) Wilsele (Dijle) Grobbendonk (Kleine Nete) Vilvoorde (Zenne) Helkijn (Bovenschelde) Overboelare (Dender) Aarschot (Demer) 2013 (mean) * /12/ /12/ /12/ /12/ /12/ /12/ /12/ De meting te Helkijn is slechts operationeel sinds de zomer van Het gemiddelde werd dus over een onvolledig jaar bepaald. Definitieve versie WL2014R00_119_5 1

9 1.2. Springtij Het getij in de Noordzee ontstaat onder invloed van de aantrekkingskracht van de maan en de zon op (het water op) de aarde. Onder invloed van die aantrekkingskracht ontstaan in de Zuidelijke IJszee getijdegolven die zich o.a. in noordelijke richting voortplanten. Na ongeveer 2 dagen bereiken ze de Europese kusten en komen dan via het Nauw van Calais en via het noorden van de Britse eilanden bij ons terecht. Bij volle en nieuwe maan is de aantrekkingskracht het grootst, wat leidt tot springtij (in tegenstelling tot doodtij bij het eerste en laatste kwartier). Door de verplaatsing en vertraging van het getij in noordelijke richting, komt springtij in onze streken ongeveer 2,5 dagen na volle en nieuwe maan voor (Sarhadi, et al., 2013; Taverniers, 2007). Gezien het tijdens de nacht van 2 op 3 december 2013 (meer bepaald om 1u22 lokale tijd) nieuwe maan was, trad er rond 4 en 5 december 2013 aan onze kust en in het Schelde estuarium springtij op, met bijhorende hoge hoogwaterstanden (Tabel 3). Tabel 3 Het astronomisch voorspeld hoogwater voor Antwerpen was in de periode 4 tot 7 december 2013 hoog, aangezien dit een springtij periode betrof Astronomisch voorspelde waterstanden Antwerpen (mtaw-met) Hoogwater Laagwater 4/12/2013 3: /12/ : /12/ : /12/ : /12/2013 4: /12/ : /12/ : /12/2013 0: /12/2013 5: /12/ : /12/ : /12/2013 1: /12/2013 6: /12/ : Stormdepressie Wanneer wind over de Noordzee en, meer bepaald, langs de oostkust van de Britse eilanden, vanuit het noordwesten onze richting uit waait, wordt het water in de Noordzee opgestuwd naar onze kust en in de monding van de Schelde. Dit veroorzaakt, bovenop het (astronomisch) voorspelde getij, een opzet die, vanaf ongeveer 5 Bft meer dan recht evenredig is met de windsterkte. Tussen 4 en 7 december 2013 verplaatste een diep lagedrukgebied zich vanaf het noorden van Schotland in oostelijke richting, waardoor het, in combinatie met een sterk hogedrukgebied ten westen van de Britse eilanden, voor een uiterst krachtige noordwestenwind over de Noordzee en dito opzet zorgde. Een chronologisch overzicht van het verloop van deze stormdepressie in combinatie met een beknopte analyse van de meteorologische voorspellingen hierrond wordt in de volgende secties beschreven, waarna dit ook vertaald zal worden naar de resulterende waterstanden Woensdag 4 december 2013 Op woensdag 4 december schoof een lagedrukgebied vanaf IJsland op naar het noorden van Schotland. De wind rondom het gebied wakkerde sterk aan en het onder invloed van de straalstroom voorspelde traject leek aanleiding te gaan geven tot een storm boven de Noordzee op donderdag (Figuur 1) en (in mindere mate) vrijdag. Door de verplaatsing van het lagedrukgebied, zou de wind ook ruimen van westzuidwest naar noordwest. Definitieve versie WL2014R00_119_5 2

10 Sinterklaasstorm 6 december 2013: Beschrijving van de hydrometrische gebeurtenissen Positie van de kern van een lagedrukgebied Positie van het centrum van een hogedrukgebied Koudefront Warmtefront Occlusie Isobaar (lijn van gelijke druk) Figuur 1 Volgens de voorspellingen op 4 december zou het lagedrukgebied boven de Britse eilanden zich zodanig verplaatsen dat op de Noordzee op 5 december een noordwesterstorm zou ontstaan (KNMI, 2013a) Donderdag 5 december 2013 Op donderdag 5 december verplaatste het lagedrukgebied zich effectief in oostelijke richting, waarbij de luchtdruk in de kern sterk daalde (990hPa om 1u, 980hPa om 7u, 970hPa om 13u) (Figuur 2). De beweging van het lagedrukgebied gebeurt nog iets sneller dan verwacht en de luchtdruk daalde sterker dan voorspeld (Figuur 1). Onder invloed van de stormdepressie ontstond een groot windveld, waarbij op een deel van de Noordzee windsnelheden van 9 tot 11 Bft gemeten werden (Kroos, 2013). Door de verplaatsing van het lagedrukgebied ruimde de wind van WZW in de ochtend naar NW tegen de avond aan (Figuur 3). Tevens nam de wind op de Noordzee en aan onze kust ook geleidelijk af in de loop van de namiddag. In vergelijking met de windvoorspellingen van ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) (Figuur 4), lagen de gemeten windsnelheden over de Noordzee om 19u evenwel hoger dan verwacht. De windrichting was algemeen wel goed voorspeld. Specifiek voor de Westerschelde (Terneuzen en Hansweert) vertoonden de voorspellingen zich algemeen relatief betrouwbaar, al bleek het hoogtepunt van de storm 2u later te vallen dan voorspeld (Figuur 5, Figuur 6) en ruimde de wind ook van een meer westelijke richting dan voorspeld, naar een meer noordelijke richting dan verwacht (Figuur 7,Figuur 8). Vooral het foutief inschatten van het tijdstip van de maximum windsnelheid kan van groot belang zijn, aangezien de windsnelheid voor een groot stuk de grootte van de opzet bepaalt en de hoogwaterlaagwater-cyclus slechts een 12,5-tal uur bedraagt. Definitieve versie WL2014R00_119_5 3

11 Sinterklaasstorm 6 december 2013: Beschrijving van de hydrometrische gebeurtenissen Figuur 2 Het lagedrukgebied verplaatste zich vanaf het noorden van Schotland in oostelijke richting en diepte sterk uit in de loop van donderdag 5 december 2013 (KNMI, 2013b; Kroos, 2013) (wintertijd = UTC + 1u) Definitieve versie WL2014R00_119_5 4

12 Sinterklaasstorm 6 december 2013: Beschrijving van de hydrometrische gebeurtenissen Figuur 3 Door de verplaatsing van het lagedrukgebied ruimde de wind op de Noordzee van WZW naar NW. Door de zeer lage druk in de kern waren de windsnelheden zeer hoog (9-11 Bft) (Kroos, 2013) Definitieve versie WL2014R00_119_5 5

13 Sinterklaasstorm 6 december 2013: Beschrijving van de hydrometrische gebeurtenissen Figuur 4 De werkelijk gemeten windvelden (op 5 december om 19u) kwamen in hoge mate overeen met de ECMWF windvoorspelling, al lag de gemeten windsnelheid soms iets hoger (1 knoop = m/s) (wintertijd = UTC + 1u) Figuur 5 De piek in windsnelheid in Terneuzen kwam 2u later dan verwacht (min-max band op basis van voorspellingen op 3/12 23u, 4/12 5u, 4/12 11u, 4/12 17u, 4/12 23u, 5/12 5u, 5/12 11u, 5/12 17u) [KNMI en RWS] Definitieve versie WL2014R00_119_5 6

14 Figuur 6 - De voorspelde windsnelheid voor Hansweert kwam sterk overeen met de gemeten windsnelheid, maar de maximum snelheid werd ook pas 2u later dan verwacht opgemeten (min-max band op basis van voorspellingen op 3/12 23u, 4/12 5u, 4/12 11u, 4/12 17u, 4/12 23u, 5/12 5u, 5/12 11u, 5/12 17u) Figuur 7 Voor het bereiken van de maximum gemeten windsnelheid, was de effectieve windrichting in Terneuzen westelijker dan verwacht, na de piek echter noordelijker dan voorspeld (min-max band op basis van voorspellingen op 3/12 23u, 4/12 5u, 4/12 11u, 4/12 17u, 4/12 23u, 5/12 5u, 5/12 11u, 5/12 17u) Definitieve versie WL2014R00_119_5 7

15 Figuur 8 - Voor het bereiken van de maximum gemeten windsnelheid, was de effectieve windrichting in Hansweert westelijker dan verwacht, na de piek echter noordelijker dan voorspeld (min-max band op basis van voorspellingen op 3/12 23u, 4/12 5u, 4/12 11u, 4/12 17u, 4/12 23u, 5/12 5u, 5/12 11u, 5/12 17u) Vrijdag 6 december 2013 Hoewel het lagedrukgebied op vrijdag 6 december verder schoof richting Baltische staten (Figuur 9), zorgde dit in onze regio slechts voor een langzame afname van de wind (Figuur 10). Dit omwille van het naderbij komen van het hogedrukgebied bij Ierland. De isobaarlijnen boven de Noordzee bleven dus in de ochtend nog heel dicht bij elkaar liggen. Pas door het vanaf de voormiddag verzwakken van de storm op de Noordzee, verminderde het opstuwende effect van de wind op het water. Als gevolg hiervan daalde ook de opzet in de loop van vrijdag 6 december en verdween deze bijna volledig op zaterdag 7 december. De opzet in Vlissingen wordt besproken in paragraaf 2.1. Figuur 9 - Het lagedrukgebied schoof op vrijdag 6 december verder door naar het oosten, waardoor de storm op de Noordzee ging liggen (KNMI, 2013c) (wintertijd = UTC + 1u) Definitieve versie WL2014R00_119_5 8

16 Sinterklaasstorm 6 december 2013: Beschrijving van de hydrometrische gebeurtenissen Figuur 10 De wind aan onze kust en in de monding van de Schelde nam in de loop van de nacht en de voormiddag van 6 december zeer geleidelijk af (Kroos, 2013) Definitieve versie WL2014R00_119_5 9

17 2. Waarnemingen 2.1. Waterstand en opzet tijgebied Schelde Een uitgebreid overzicht van alle gemeten waterstanden in het tijgebied wordt gegeven in het rapport Hindcast Sinterklaasstorm (Coen e.a., 2014). In dat rapport wordt besproken hoe een 1D model, volledig geupdated en met alle metingen aan de randen opgelegd, de waterstanden ter hoogte van meetposten en GOG s in het tijgebied gesimuleerd worden. In onderstaande tabel worden de opgetreden hoogwaterstanden voor de Sinterklaasstorm weergegeven voor een aantal belangrijke locaties in het tijgebied van de Schelde. Daarbij is niet de klassieke wijze van afzonderlijke tijrivieren (Wester- & Zeeschelde, Rupel, Nete s enz.) en dan telkens de afzonderlijke meetlocaties van af- naar opwaarts genomen, doch de puur chronologische opeenvolging zoals de stormhoogwaters zich in de Westerschelde en het Zeescheldebekken voordeden Tabel 4: Opgetreden hoogwaterstanden voor het hoogwater in de vroege ochtend van 6 december 2013 Rivier Meetpost Hoogwater ochtend 6/12/13 Tijdstip (MET) Hoogte (mtaw) Westerschelde Vlissingen 4: Zeeschelde Zandvliet 5: Zeeschelde Kallo 5: Zeeschelde Prosperpolder 5: Zeeschelde Liefkenshoek 5: Zeeschelde Antwerpen 5: Rupel Boom 6: Zeeschelde Hemiksem 6: Durme Tielrode 6: Zeeschelde Sint-Amands 6: Rupel Walem 6: Dijle Mechelen Benedensluis 6: Zeeschelde Dendermonde 7: Zenne Hombeek 7: Benedennete Duffel 7: Benedennete Lier Molbrug 7: Zeeschelde Schoonaarde 7: Durme Waasmunster Manta 7: Kleine Nete Emblem 8: Grote Nete Kessel 8: Zeeschelde Wetteren 8: Zeeschelde Melle 8: Of een tij een stormtij is of niet, en er stormwaarschuwingen dienen uitgegeven te worden en een stormprocedure van toezicht op de waterkeringen en GOG s wordt ingezet of niet, hangt in het Zeescheldebekken af van het verwachte storm-hoogwaterpeil te Antwerpen-Loodsgebouw, als basispost. Voor de stormbewaking in het Nederlandse Zeeland, o.a. de Westerschelde, is het verwachte stormpeil te Vlissingen van belang. Definitieve versie WL2014R00_119_5 10

18 Voor Antwerpen is de maximaal opgetreden waterstand van TAW m lager dan de hoogste waterstanden tijdens de stormvloed van 1953 (TAW +7,77m op 1/02/1953) of 1976 (TAW +7,31m op 03/01/1976). In het begin van de jaren 90 werden nog enkele hoge hoogwaterstanden genoteerd. De waterstand van de Sinterklaasstorm heeft voor Antwerpen een terugkeerperiode van 4-5 jaar.(blanckaert, (2003), Belgroma/IMDC/Soresema (2005)) Tabel 5: Begin jaren 90 traden in Antwerpen meermaals hogere waterstanden op. Datum Hoogste waterstand Antwerpen 27/02/1990 7,52 m TAW 11/11/1992 7,39 m TAW 14/11/1993 7,53 m TAW 28/01/1994 7,37 m TAW Voor Vlissingen daarentegen is de waterstand van TAW +6,34 m het tweede hoogste na het stormhoogwater van De ogenblikkelijke opzet bij de Sinterklaasstorm, d.i. het verschil tussen de opgetreden waterstanden en de astronomisch voorspelde waardes en zulks gedurende het getij, liep er op tot meer dan 2,5 m, nl. een vijftal uren voor het stormhoogwater zelf. Deze opzet kon er komen door de zeer hoge windsnelheden en het tijdig draaien van de wind. Dat werd reeds besproken in paragraaf Bij het stormhoogwater zelf was de ogenblikkelijke opzet te Vlissingen al verkleind tot ongeveer anderhalve meter. Figuur 11: De ogenblikkelijke opzet in Vlissingen liep op tot bijna 2,5 m een vijftal uur voor het hoogwater van de ochtend van 6 december Definitieve versie WL2014R00_119_5 11

19 2.2. Bovenafvoer Zoals reeds besproken in het eerste deel van dit rapport, waren de bovenafvoeren tijdens de Sinterklaasstorm normaal. Dit werd weergegeven in Tabel 2. De opgetreden verhoogde waterstanden in het tijgebied zijn zuiver te wijten aan de stormvloed GOG-werking Door de hoge waterstanden traden alle afgewerkte GOG s (behalve Potpolder IV) in werking. Een uitgebreide bespreking van de opgetreden waterstanden, kan gevonden worden in het rapport Hindcast Sinterklaasstorm (Coen e.a., 2014). De besproken GOG s zijn die van Bergenmeersen, Tielrodebroek, Potpolder I, Bovenzanden en de Polder van Lier Kust Ook aan de Belgische Kust werd het Gevaarlijk Stormtij afgekondigd. Een volledige beschrijving van de Sinterklaasstorm aan de Kust werd gemaakt door het OMS. (OMS, 2014) Definitieve versie WL2014R00_119_5 12

20 3. Voorspellingen In dit hoofdstuk 3 worden twee verschillende operationele mathematische voorspellingsmodellen en hun output besproken. Deze twee computerresultaten zijn slechts één bron van informatie voor het permanentieteam van het HIC. Samen met alle andere beschikbare informatie, bijvoorbeeld in gedetailleerde weerkaarten van verschillende instanties, worden ze geïnterpreteerd om de uiteindelijke verwachting te Antwerpen op te stellen. Een verwachting wordt dus opgesteld na menselijke interpretatie, een voorspelling rolt uit een mathematisch model. De verwachtingen worden besproken in hoofdstuk D Sigmamodel Meermaals per dag draait het mathematisch model voor het tijgebied van de Schelde (opgemaakt naar aanleiding van Sigmaplan) in het 1D-voorspellingsysteem. Het model betreft een 1D numeriek model van de software leverancier DHI (Mike11). Dit 1D-model wordt gecombineerd met een hydrologisch model om de bovenafvoeren te simuleren (NAM, DHI). Het Sigmamodel is gekoppeld met andere 1D-modellen. Het betreft het Leie-Bovenschelde-model, het Dendermodel, het Zenne-Zeekanaal-model en het Demermodel. Elk van deze 4 modellen geven hun voorspelde afvoeren voor de komende 48 uur te, respectievelijk Merelbeke, Dendermonde, Eppegem en Aarschot, aan het Sigma-tijmodel. Als afwaartse rand te Vlissingen worden de verwachtingen opgesteld door de Nederlandse bevoegde diensten gebruikt. Hieronder worden de voorspellingen van het 1D-model toegelicht. Er waren tijdens de Sinterklaasstorm twee zeer hoge hoogwaters, waaronder het stormtij. De kwaliteit van de voorspellingen wordt voor beide besproken. In Figuur 12 worden de korte-termijn modelvoorspellingen voor het eerste HW (dd 6/12/ :30 TAW +7,30 m) weergegeven. Reeds vanaf 4/12/2013 werden voor 6 december s morgens, zeer hoge voorspellingen voor Antwerpen gegenereerd (maximale voorspelling: TAW +7,51 m). Op 5/12 waren de voorspellingen lager geworden dan op 4/12 (maximale voorspelling: TAW +7,33 m). Uiteindelijk was de modelvoorspelling van 6 december om 00:00 h het minst correct wat betreft waterstand (onderschatting met 25 cm). Wat betreft tijdstip liggen alle voorspellingen in de range tussen 4:25 en 4:35 h UTC. Definitieve versie WL2014R00_119_5 13

21 voorspelde waterstand (m TAW) 8 7,5 7 6,5 6 5,5 4/12/2013 5:15 4/12/2013 9:15 4/12/ :30 4/12/ :15 5/12/2013 0:00 5/12/2013 5:15 5/12/2013 9:15 5/12/ :30 5/12/ :15 6/12/2013 0:00 Metingen Antwerpen (m TAW) 5 4,5 4 02:24 06/12 03:36 06/12 04:48 06/12 06:00 06/12 07:12 06/12 Figuur 12 1D-Voorspellingen te Antwerpen voor HW van 06/12/ :30 h In Figuur 13 worden de voorspellingen voor het tweede HW (dd 6/12/ :55 TAW +6,78 m) weergegeven. De range van de waterstandsvoorspellingen is hier een stuk kleiner. De hoogste voorspelling dateert ook hier van 4/12 s namiddags met TAW +6,97 m. Ook de voorspellingen op 5/12 en 6/12 blijven iets te hoog. Ook hier is de range wat betreft tijdstip beperkt, het tijdstip varieert tussen 16:55 en 17:05 h. voorspelde waterstand (m TAW) 7,5 7 6,5 6 5,5 4/12/ :15 5/12/2013 0:00 5/12/2013 5:15 5/12/2013 9:15 5/12/ :30 5/12/ :15 6/12/2013 0:00 6/12/2013 5:15 6/12/2013 9:15 6/12/ :30 Metingen Antwerpen (m TAW) 5 4,5 14:24 06/12 15:36 06/12 16:48 06/12 18:00 06/12 19:12 06/12 Figuur 13 1D-Voorspellingen te Antwerpen voor HW van 06/12/ :55 Voor het eerste hoogwater wordt even ingezoomd op de relatie tussen de verwachting te Vlissingen en de voorspelling te Antwerpen. Zoals hierboven beschreven draait het Sigmamodel met een afwaartse rand te Vlissingen die wordt aangeleverd door RWS, HMCZ. Deze gebruikte afwaartse modelrand bepaalt in hoge mate de voorspellingen te Antwerpen. Definitieve versie WL2014R00_119_5 14

22 In Figuur 14 worden de verschillende voorspellingen en verwachtingen van 04/12/2013 tot 6/12/2013 weergegeven voor het hoogwater te Antwerpen en Vlissingen. Het is duidelijk dat de verwachtingen te Vlissingen doorheen de tijd stelselmatig zijn gezakt. De laatste verwachting te Vlissingen was TAW +6,08 m terwijl de meting uiteindelijk TAW +6,34 m (of NAP +3,99 m) werd. (waarschuwingsdrempel is 3m NAP)) werd. Door het afnemen van de verwachting te Vlissingen daalde ook de (computer-)voorspelling te Antwerpen. Uit de figuur is eveneens duidelijk dat de geïnterpreteerde verwachting voor Antwerpen (YAMIverwachting) min of meer constant bleef rond TAW +7,20 m. Deze wordt verder besproken in hoofdstuk 4. Vergelijking verwachting Vlissingen en voorspelling/verwachting Antwerpen 8 7,5 Verwachting Vlissingen Voorspelling Antwerpen gemeten maximum vlissingen gemeten maximum antwerpen YAMI verwachting Antwerpen 7 6,5 6 5,5 4/12/2013 0:00 4/12/ :00 5/12/2013 0:00 5/12/ :00 6/12/2013 0:00 6/12/ :00 Figuur 14 Voorspellingen en verwachtingen te Antwerpen en Vlissingen voor het hoogwater van 06/12 04:30 (Antwerpen). (Y-as in m TAW) VSSKS (modellentrein) Kust Sinds 2010 draait op het WL-HIC een kopie van het operationeel Nederlands voorspellingssysteem. Dit systeem maakt gebruik van 2D-modellen (modelsoftware Simona-WAQUA). Deze modellen draaien gekoppeld in een modellentrein waarbij de resultaten van het meest ruwe model (het DCSM (Dutch Continental Shelf Model) worden overgedragen aan een steeds fijner wordend model (respectievelijk ZuNo (Zuidelijke Noordzeemodel), KZ (Kust Zuid model) en NEVLA (NEderlands VLAams Scheldemodel)). De resultaten die hier worden besproken zijn de voorspellingen van het NEVLA-model, en meer specifiek het voorspellingsresultaat dat modelmatig bekomen werd met astro-correctie. Dit houdt in dat de modellentrein wordt gebruikt om de hoeveelheid opzet te bepalen (= het verschil tussen de voorspellingen met wind en zonder wind) en dat vervolgens deze opzet wordt gecombineerd met de astronomische voorspellingen. In Antwerpen werd een hoogwater van TAW +7,30 m gemeten op 6/12/2013 om 4u30 UTC. De voorspellingen varieerden tussen TAW +7,27 m en TAW +7,52 m voor ZK (= Zichttijd-Klassen / in Figuur: Voorspelhorizonten) tussen 42 en 0 uur vooruit. De eerste voorspelling (ZK 42u) vertoont een overschatting van 22 cm, terwijl de voorspelling van 1 dag op voorhand (ZK 24u) een overschatting van 6 cm vertoont. Definitieve versie WL2014R00_119_5 15

23 Figuur 15 Meting en voorspellingen van de waterstand in Antwerpen door het VSSKS. In Figuur 16 zien we opnieuw de onderschatting van de gemeten hoogwaterstand te Vlissingen door de VSSKSvoorspellingen. Figuur 16 Meting en voorspellingen van de waterstand te Vlissingen door het VSSKS. Definitieve versie WL2014R00_119_5 16

24 3.3. Verschillen 1D Sigmamodel en VSSKS Uit de twee bovenstaande paragrafen blijkt dat de voorspellingsresultaten voor Antwerpen, bij een gelijkaardige onderschatting in Vlissingen, verschillend zijn voor het 1D-voorspellingsmodel en het VSSKS.. Een onderschatting van de afwaartse rand (verwachting te Vlissingen) voor het 1D-voorspellingsmodel, vertaald zich door in een te lage voorspelling van het 1D-voorspellingsmodel te Antwerpen. Een gelijkaardige onderschatting voor Vlissingen door het VSSKS voorspellingssysteem vertaald zich minder in een te lage VSSKS-voorspelling te Antwerpen. In Tabel 6 wordt een overzicht gegeven van de voorspellingen te Antwerpen en Vlissingen. Dit zowel door het 1D-voorspellingssysteem als door het 2D (VSSKS)-voorspellingssysteem. Er dient opgemerkt te worden dat (zie ook boven) de afwaartse rand van het 1D-systeem een geïnterpreteerde verwachting is, opgesteld door Rijkswaterstaat, Nederland. De belangrijkste informatiebron voor de Nederlanders om hun verwachting op te stellen, is het 2D-voorspellingssysteem van RWS, draaiend te Middelburg. Deze Nederlandse verwachting voor Vlissingen zou dus juister moeten zijn dan de 2D voorspellingen gegenereerd door het 2D-systeem dat operationeel draait in Antwerpen. Een belangrijk gegeven hierbij is de timing waarop de verwachting binnenkomt voor gebruik in de operationele HIC-systemen. In de tabel wordt het duidelijk dat initieel het verschil tussen de stormhoogwater te Vlissingen en Antwerpen als te groot werd gemodelleerd (125cm), vooral door het 2D-systeem. Mogelijke oorzaken zijn de voorspelde wind(richting), de bathymetrie van de Westerschelde-Zeeschelde en het gebruik van verschillende data-assimilatie-methodes. Wat betreft de bathymetrie van het 1D-model, deze dateert voor de Westerschelde van 2000 en voor het tijgebied in Vlaanderen van 1999 tot De bathymetrie van het 2D-model dateert voor wat betreft de Westerschelde van 2006 en voor het tijgebied in Vlaanderen tussen 2001 (Rupel/Durme) en 2005 (Beneden-Zeeschelde). Deze verschillen dus van de bathymetriën die gebruikt werden voor de hindcastberekeningen in het rapport Hindcast Sinterklaasstorm (Coen e.a., 2014). Vanaf eind 2014 start een actualisering van alle 1D-voorspellingsmodellen op het HIC, waarbij ook de bathymetrie van het 1D- Sigmamodel uiteraard aangepast zal worden. Wat betreft data-assimilatie-methodes gebruikt het 1D-systeem de Direct-insertion-method op een aantal puntlocaties waar metingen beschikbaar zijn. Bij het 2D-systeem wordt KALMAN-filtering uitgevoerd op het ZUNO-model maar niet op het NEVLA-model. Vanaf de 35u zichttijd varieert het hoogteverschil van de stormhoogwaterstanden tussen Vlissingen en Antwerpen in het 2D-systeem tussen 108 en 116cm. Voor het 1D-systeem komt het verschil vanaf een zichttijd van 28u rond 1m te liggen. Dit komt uiteindelijk wel overeen met het werkelijk gemeten verschil. Jammer genoeg werd de verwachting te Vlissingen (afwaartse rand 1D-model) verlaagt (tot TAW +6,05 m) bij het naderen van het stormhoogwater. Hiernaast valt het op dat de 2D-Vlissingen voorspelling (afkomstig van het 2D-voorspellingssysteem operationeel in Antwerpen) steeds vrij goed was, ze varieerde in die periode tussen TAW +6,18 m en TAW +6,36 m. Tabel 6 - Voorspellingen te Antwerpen en Vlissingen door 1D-systeem en VSSKS in functie van de zichttijd (voorspellingshorizon) Voorspelling Zichttijd 1D VLIS RWS (m TAW) 1D ANTW (m TAW) 1D dh VLIS-ANTW (cm) 2D VLIS (m TAW) 2D ANTW (m TAW) 2D dh VLIS-ANTW (cm) 40u 6,32 7, ,36 7, u 6,32 7, ,27 7, u 6,27 7, ,28 7, u 6,2 7, ,23 7, Definitieve versie WL2014R00_119_5 17

25 16u 6,2 7, ,18 7, u 6,05 7, ,21 7, METING 6,34 7, ,34 7, Vrijboordkaarten In Figuur 17 wordt de maximale vrijboordkaart weergegeven op basis van de 1D-voorspellingssimulatie van donderdag 5 december Een vrijboord is het verschil tussen de kruinhoogte van de dijk en de hoogte van de voorspelde waterstand. Het is duidelijk dat alle overloopdijken rood kleuren wat erop wijst dat er water van de tijwaterlopen over de overloopdijk in de GOG s zal stromen. Op basis van deze informatie werd onder andere besloten om een helikoptervlucht uit te voeren over de Schelde. Figuur 17 Vrijboordkaart op basis van resultaten 5 december 2013 uit 1D-voorspellingssysteem HIC, opgemaakt 21 mei In Figuur 18 wordt een detailbeeld gegeven van de vrijboorden ter hoogte van de Boven-Zeeschelde te Wichelen en Berlare. De overloopdijken langs de GOG s Paardeweide en Bergenmeersen kleuren rood. Definitieve versie WL2014R00_119_5 18

26 Figuur 18 - Detail van de vrijboorden ter hoogte van Bergenmeersen en Paardeweide. De foto hieronder toont duidelijk dat de overstromingsgebieden tijdens de Sinterklaasstorm werden aangesproken. Figuur 19 - Foto genomen tijdens helikoptervlucht van 6/12/2013 ter hoogte van Bergenmeersen en Paardeweide (kijkrichting van opwaarts naar afwaarts, dus op het voorplan Bergenmeersen- aan de rechteroever van de Schelde-, dan Paardenweide). Definitieve versie WL2014R00_119_5 19

27 4. Verwachtingen HIC Zoals reeds aangegeven in voorgaand hoofdstuk, worden de voorspellingen van de verschillende modellen geinterpreteerd door een lid van het permanentieteam van het HIC. De modelresultaten worden steeds 2 maal per dag geïnterpreteerd tot een verwachting, en gepubliceerd op onder thema Getij/Korte termijnvoorspelling. Wanneer overschrijding van de drempels van (gevaarlijk) stormtij Zeeschelde wordt verwacht, treden interne procedures in werking. De Afdeling Zeeschelde wordt op de hoogte gesteld per SMS. Deze Afdeling kan dan op zijn beurt alle nodige maatregelen nemen zoals beschreven in de jaarlijks geactualiseerde Onderrichtingen bij optreden van stormtij of gevaarlijk stormtij in het Zeescheldebekken. (W&Z, 2013) In Figuur 14 werd reeds een overzicht gegeven van de gecommuniceerde verwachtingen in de hoogwaterberichtgeving van het HIC. Hierbij worden deze opnieuw opgelijst in Tabel 7 en gecombineerd met de verwachtingen gecommuniceerd via SMS richting afdeling Zeeschelde van Waterwegen en Zeekanaal nv. Tabel 7 - Verwachtingen Sinterklaasstorm Tijdstip hoogwaterbericht Verwachting Antwerpen in Hoogwaterbericht (m TAW) Tijdstip versturen SMS Verwachting SMS (m TAW) 3/12/ :00 6,70 4/12/ :00 7,10 4/12/ :00 6,90-7,10 5/12/ :00 7,15 5/12/ :00 7,15 5/12/ :00 7,10 7,30 5/12/ :00 7,15 Voor de volledigheid worden hier een aantal drempelwaardes voor Antwerpen meegegeven : Tabel 8: Drempelwaardes voor hoge waterstanden op de Schelde te Antwerpen Drempels Antwerpen-Loodsgebouw (mtaw) GOG-werking in Paardeweide en Anderstadt kan optreden bij hoge bovenafvoeren 6.3 Pre-waakdrempel; hoog hoogwater, maar geen GOG-werking (uitgezonderd Anderstadt en enkele andere GOG's bij superwas) 6.5 Mogelijks (geringe) GOG-werking op enkele plaatsen 6.6 Stormtij;waakdrempel Golfoverslag over blauwe steen mogelijk en meerdere GOG's in werking 6.7 Poorten van de waterkering te Antwerpen (Scheldekade) gesloten vanaf een verwachting voor Antwerpen van TAW m 6.9 Overstromen van de kaaien te Antwerpen 7.0 Gevaarlijk stormtij; (bijna) alle GOG's in werking. 7.3 Alarmdrempel; 8.35 Hoogte waterkeringsmuur Antwerpen Definitieve versie WL2014R00_119_5 20

28 Een selectie van verstuurde SMS sen wordt hier onder weergegeven: 03/12/2013, 17 :00 Voorverwittiging voor het HW van vrijdagochtend 6/12. Naar alle waarschijnlijkheid overschrijding van TAW 6,70m en mogelijks hoger dan TAW +7,00m. Instelling stormprocedure en sluiting van de poorten. Voorverwittiging door azs van de Officier van Wacht is opportuun. Verdere info volgt morgen. 04/12/2013, 13:00!! Verwachting HW Antwerpen vrijdag 06/12 05 :00h is TAW + 6,90 à 7,10m. HW Antwerpen vrijdag 06 :12 17 :30h rond TAW +6,70m. Procedure (gevaarlijk) stormtij Zeescheldebekken wordt ingesteld en sluiten van de poorten in Antwerpen. GOG s zullen werken. Meer info rond GOG-werking in het hoogwaterbericht op website. 05/12/2013!! Verwachting HW Antwerpen vrijdag 06/12 05 :30h is TAW + 7,10 à 7,30m. HW Antwerpen vrijdag 06 :12 17 :30h rond TAW +6,70 à 6,90m. Procedure gevaarlijk stormtij Zeescheldebekken ingesteld en poorten in Antwerpen sluiten. GOG s zullen werken. Meer info rond GOG-werking in het hoogwaterbericht op website. Definitieve versie WL2014R00_119_5 21

29 5. Referenties KNMI, 2013a. KNMI Weerkaarten. [Online] Available at: [Geopend 4 december 2013]. KNMI, 2013b. KNMI Weerkaarten. [Online] Available at: [Geopend 5 december 2013]. KNMI, 2013c. KNMI Weerkaarten. [Online] Available at: [Geopend 6 december 2013]. Kroos, J., Stormvloedrapport van 5 t/7 december 2013 (SR91). Sint-Nicolaasvloed 2013, Rijkswaterstaat: WMCN. Sarhadi, E., Vanlede, J., Verwaest, T. & Mostaert, F., Hydraulische Simulatie Superstormen: Deelrapport 1 - Literatuurstudie. Version 1_0. WL Rapporten, 13_029, Flanders Hydraulics Research: Antwerp, Belgium. Taverniers, E., Getij & stormtij & stormwaarschuwing in het Zeescheldebekken. Presentatie, Waterbouwkundig Laboratorium: Borgerhout. Coen, L.; Pereira, F.; Vanderkimpen, P.; Verwaest, T.; Mostaert, F. (2014). Hindcast Sinterklaasstorm: 05-06/12/2013. Versie 4.0. WL Rapporten, 14_008. Waterbouwkundig Laboratorium: Antwerpen, België. Oceanografisch Meteorologisch Station (2014) ; Stormverslag december Vlaamse Overheid. Afdeling Kust: Oostende. 26 pp Sigmaplan. Maatschappelijke KostenBatenAnalyse: deelopdracht 1. Faserapport 1: composietrandvoorwaarden Blanckaert, J.; Van Looveren, R.; Janssen, S. (2005). Sigmaplan. Maatschappelijke KostenBatenAnalyse: deelopdracht 1. Faserapport 1: composietrandvoorwaarden. Versie 2.0. Waterwegen en Zeekanaal NV. Afdeling Zeeschelde: Antwerpen. V, 37 + appendices pp. Actualisatie van het Sigmaplan. Integrale verkenning Scheldebekken. Integrale verkenning Rupelbekken. Planstudie rivierherstelproject Durme. Deelopdracht 3: Hydrologische en Hydraulische modellen. Volume 1c: Statistiek/Hydrologie Durme. Versie 3.0 (2003). Belgroma/IMDC/Soresma: [s.l.] Definitieve versie WL2014R00_119_5 22

30 Waterbouwkundig Laboratorium Flanders Hydraulics Research B-2140 Antwerpen Tel. +32 (0) Fax +32 (0)