Impacts of future sea level rise and high water on roads, railways and environmental objects: a GIS analysis of the potential effects of increasing sea levels and highest projected high water in Scania, Sweden

Abstract

This study uses GIS analyses to investigate the risk that increasing sea levels and highest projected highwater pose by increasing the risk of inundation on state-owned roads and railways as well as environmental objects in their side areas. This is done through an assessment of sea level rise projections and a risk analysis, which points out where vulnerable features are located and provides timeframes and durations for the risk.

Climate change caused by increasing emissions of greenhouse gases since the mid-19th century has amongst other things led to an increase in both melting of the cryosphere and thermal expansion in the oceans, which has caused the sea level to rise at an increasing rate over the last century. An increasing sea level could inundate land, roads and railways as well as environmental objects, and due to this, the Swedish Transport Administration incorporates climate change adaptation for e.g. sea level rise when constructing and maintaining both state-owned roads and railways as well as their side areas.

This thesis uses analyses in geographical information systems to investigate and visualize as well as calculate the statistics of the effects of future sea level rise. Several potential sea levels and the highest projected high water are included in the study, with the objective to locate state-owned roads, railways and environmental objects at risk of inundation from an increasing sea level. Sea levels up to 5.0 meters above the current sea level are analyzed and divided into four long-duration and four short-duration risk levels, based on different time horizons, with or without the addition of the highest projected high water in the study area.

This study focuses on the southernmost county of Sweden, Scania, where approximately 5 % of the total area is affected by the analyzed sea levels. An increasing sea level is found to mainly affect the coastal region of Scania, but some affected land areas stretch further inland. Environmental objects are at higher risk of inundation compared to road and railway features. The highest risk of inundation is found for species rich side areas to roads and railways as well as for both existing and needed fauna passages for medium sized fauna, while other investigated features are at lower to no risk of inundation.

The effect of different sea levels differs between different areas of Scania, and 21 of the 33 municipalities in the county are affected to some extent. The percentage of investigated features within each municipality is presented, as well as a detailed study of the two most affected municipalities. The thesis concludes that several areas and features are subject to different levels of inundation risk and suggests how preventive action could be prioritized.

Abstract (Swedish)

Utsläpp av växthusgaser sedan mitten av 1800-talet har orsakat klimatförändring som bland annat leder till en ökning av både avsmältning i kryosfären och värmeutvidgning i haven, två faktorer som gjort att havsnivån stigit allt snabbare under det senaste århundradet. Havsnivåhöjning kan öka förekomsten av översvämningar av land, vägar och järnvägar samt påverka miljöobjekt, och på grund av detta integrerar Trafikverket klimatanpassning med hänsyn till bland annat stigande havsnivåer både vid nybyggnation och underhåll av det statliga väg- och järnvägsnätet samt sidoområden till dessa.
Detta examensarbete använder analyser i geografiska informationssystem för att utreda och visualisera samt ta fram statistik över effekter av framtida havsnivåer. Flera möjliga framtida havsnivåer och högsta beräknade högvattenstånd ingår i studien, där målsättningen är att lokalisera statliga vägar och järnvägar samt miljöobjekt som riskerar att översvämmas vid havsnivåökning. Ökande havsnivåer upp till 5,0 meter med ett intervall på 0,5 meter beräknas i detta arbete, där resultatet delas in i fyra långvariga och fyra kortvariga risknivåer. Dessa nivåer baseras på beräknade havsnivåförändringar med olika tidsramar, och för de kortvariga riskerna tillkommer även högsta högvatten i studieområdet.
Studien fokuserar på Sveriges sydligaste län, Skåne, där ungefär 5 % av den totala ytan påverkas av de beräknade havsnivåerna. Ökande havsnivåer påverkar enligt analyserna främst kustområden, men några påverkade områden sträcker sig även längre in i landet. Miljöobjekt har större risk att påverkas än väg- och järnvägsobjekt. De största riskerna finns hos artrika järnvägs- och vägmiljöer samt befintliga och behövda faunapassager för medelstora däggdjur medan risken är lägre eller ingen för övriga undersökta objekt.
De effekter som stigande havsnivåer visat i denna studie skiljer sig mellan olika områden i Skåne, och 21 av länets 33 kommuner påverkas på något sätt. I arbetet redovisas den andel av de undersökta objekten som påverkas av varje risknivå per kommun och en detaljstudie presenteras för de två mest påverkade kommunerna, Kristianstad och Vellinge. Slutsatsen av examensarbetet är att flera områden och undersökta objekt påverkas av olika risknivåer och förslag på hur förebyggande åtgärder kan prioriteras mellan objekt och mellan kommuner ges.

Popular Abstract (Swedish)

Sedan den industriella revolutionen under mitten av 1800-talet har utsläppen av växthusgaser ökat. Utsläppen gör att andelen växthusgaser i atmosfären ökar, vilket leder till att Jordens medeltemperatur ökar. Detta medför flera klimatförändringar, däribland stigande havsnivåer som orsakas av att havens volym ökar med ökande temperatur samtidigt som planetens isar smälter i allt snabbare takt.

Stigande havsnivåer ökar risken för översvämning av vägar, järnvägar och deras sidomiljöer. Trafikverket ansvarar för dessa objekt och examensarbetet har på uppdrag av Trafikverket undersökt hur stigande havsnivåer och högvatten vid storm kan komma att påverka statliga vägar, järnvägar och deras sidoområden. Detta har analyserats genom kartanalyser av höjddata, där effekterna av en havsnivå mellan 0,5 och 5 meter över dagens nivå inkluderats. Denna nivå täcker in den havsnivåhöjning och stormhöjning som flera källor bedömer som troliga att inträffa från 2050 fram till 2300.

De analyserade höjningarna av havsnivå delas in i kort- och långvariga risknivåer, där långvariga risker orsakas av havsnivåhöjning medan kortvariga risker orsakas av en kombination av havsnivåhöjning och högvatten vid storm. Studieområdet är Sveriges sydligast län, där ungefär 5 % av den totala ytan påverkas av någon av de undersökta havsnivåhöjningarna. Skånes kuster påverkas mest enligt denna studie, men även ett par områden som sträcker sig längre in i landet påverkas.

Miljöobjekt påverkas mer än väg- och järnvägsobjekt. Den största påverkan av stigande havsnivåer bland de undersökta objekten återfinns hos artrika sidoområden till både järnvägar och vägar samt hos vissa faunapassager. Järnvägarna påverkas också i relativt hög grad, medan undersökta vägtyper inte är påverkas lika mycket.

Olika delar av Skåne påverkas olika mycket av de undersökta havsnivåerna och 21 av länets 33 kommuner påverkas på något sätt. Detta examensarbete visar hur stor andel av de undersökta objekten som påverkas per kommun. För miljöobjekt påverkas nästan hälften av objekten av kort- och långsiktiga riskerna i den mest påverkade kommunen, medan den mest påverkade kommunen för väg- och järnvägsobjekt har en fjärdedel eller en femtedel påverkade objekt på både kort- och långsikt.

En detaljstudie av de två mest påverkade kommunerna presenteras, Kristianstad och Vellinge. Den visar att effekterna av havsnivåhöjning i Kristianstad främst drabbar kusten och en central del av kommunen, medan halva Vellinge kommun risker att översvämmas. Slutsatsen av examensarbetet är att flera områden och undersökta objekt påverkas av olika risknivåer och arbetet ger ett förslag på hur förebyggande åtgärder kan prioriteras både mellan objekt och mellan kommuner.

• author: Jideblad Arnesten, Emilie
• supervisor: Andreas Persson
• organization: Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
• course: GISM01 20182
• year: 2019
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: geography, Geographical Information Systems, GIS, sea level, sea level rise, climate change
• publication/series: Master Thesis in Geographical Information Science
• report number: 98
• language: English
• additional info: External supervisors: Jan-Fredrik Wahlin, Trafikverket; Peter Sieurin, Trafikverket
• id: 8971653
• date added to LUP: 2019-02-20 17:14:26
• date last changed: 2019-02-20 17:14:26