Evaluating Stockdon’s empirical run-up model with storm observations at Tobiksvik

Abstract

With an expected continuation of a sea level rise in the era of climate change and with an exploitation of our coastal areas, there is a need to examine the impact of coastal flooding during a storm event with high sea level, to increase our knowledge for the future. Even if an event with this combination is unusual for the Scanian coastline along the Baltic sea, the impact can be severe.
This study uses the widely applied Stockdon method to estimate the run-up during Babet
at Tobiksvik and evaluate the outcome of the model with observations of run-up, maximum reach of water, done shortly after the event at the beach. These observations are in form of seaweed, sea foam and damaged structures. The model uses deep water wave height and wavelength together with beach slope in an empirical formula derived from Stockdons’ study of oceanic beaches around the world. This study will additionally explore the possibility to use a simplified approach to the problematic slope estimation, a linear static slope, and examine the relation between the steep slope at Tobiksvik and the coarse sand. The result showed that although the method has potential there is a need for improvements, such as appliance of recalculation to wave break depth, that has been proven to improve the method used for this particular study. The results showed a significant correlation between the run-up and the defined observation height, but the model tends to overestimate the height by on average 50% , and the model was not proven to estimate run-up satisfactory. Furthermore, studies of similar beaches as Tobiksvik should be performed to evaluate the use of Stockdon on steeper and coarser beaches than the beaches used in their evaluation, to reflect the increased infiltration and impact of the steeper conditions. In addition, it should also be mentioned that the topography for most locations along the beach does not reach the heights of the model run-up making it hard to evaluate the results with a matching number.
The use of a linear static slope was proven to be promising when reliable data is absent, as the correlation between the model and the linear slope was significant. However, the correlation between slope and grain-size was far from significant but could possibly be explained by seasonal dynamic changes of a beach and that the slope is also correlated with wave height. Which may indicate that the correlation between slope and sand texture is more complex than the mere correlation between sand texture and beach slope.

Abstract (Swedish)

Med en förväntad fortsatt höjning av havsvattennivån och med en exploatering av kustområden, finns ett behov av att undersöka effekterna av kustöversvämning under storm i kombination av förhöjd havsnivå. Detta för att höja kunskaperna inom detta område inför framtida utmaningar, även om denna kombination ej är vanligt förekommande på den skånska östkusten för närvarande.
Den här studien använder den vida använda Stockdon metoden för att estimera
uppsköljningshöjd under Babet vid Tobiksvik strand samt validera resultatet med hjälp av observationer som indikerar vattnets räckvidd vid stormfloden. Observationerna var
efterlämningar av sjögräs och sjöskum samt skador. Modellen använder djuphavs-våghöjd och våglängd i kombination med strandplanets lutning i en empirisk ekvation framtagen i Stockdon’s studie av stränder utmed de stora oceanerna på olika platser i världen. Den här studien undersöker också möjligheten att byta ut en temporär lutning utifrån stillvattennivån och våghöjd med en statisk linjär lutningsberäkning samt vilken relation det finns mellan Tobiksvik relativt skarpa strandplanslutning och sandtexturen.
Resultatet visade att även om modellen har potential så finns det behov av förbättringar, som att tillföra omvandling av våghöjd till våghöjd vid djupet där vågen bryter, vilket har visats sig förbättra prestandan för den specifika modellen använd i denna studie. Resultatet visar en signifikant korrelation mellan uppsköljningshöjd och den definierade observationshöjden men modellen tenderar att överestimera uppsköljningshöjd och visade sig inte ge en tillfredställande modellering. Fler studier med liknande förhållanden som Tobiksvik, med skarp lutning och grov sand, kan var nödvändiga för en bättre estimering. Delvis för att estimera påverkan av lutning men också infiltration. Det bör också nämnas att motsvarande höjd i landskapet som den modellerade uppsköljningshöjd inte nås på flera hundra meter, vilket gör ett svårt att jämföra höjderna i en statistisk analys tillfredställande. Förutsättningarna för att använda en statisk linjär lutningsberäkning är lovande eftersom korrelationen mellan modellresultatet och en linjär lutning är signifikant. Detta gäller dock inte korrelationen mellan strandplanslutning och sandtextur. Det kan möjligtvis förklaras av att en strand är dynamisk och ändrar sig mellan årstider vilket gör att relationen förmodligen är betydligt mer komplex. Lutningen är också relaterad till medel våghöjd vilket inte är medtaget i beräkningen.

• author: Kjerrulf, Helena
• supervisor: Andreas Persson
• organization: Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
• course: NGEK01 20251
• year: 2025
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Earth and Environmental Sciences
• publication/series: Student thesis series INES
• report number: 696
• language: English
• id: 9202232
• date added to LUP: 2025-06-19 11:35:13
• date last changed: 2025-06-19 11:35:13