Many regions in Africa are presently faced with an increasing flood risk due to impending climate change and population growth. One useful mitigation strategy to decrease this risk would be to map it, so that urban planning, warnings systems and emergency response subsequently could be designed to reduce societal vulnerability. This is, however, not widely feasible on the African continent, as developing countries often lack access to the topography and discharge data required to produce high- quality flood risk maps. To seek a way around this problem, on-going research is investigating the possibility of obtaining alternative model inputs, by using global datasets of elevation, derived from remote sensing, and methods to estimate flood flows. This thesis presents a case study within this context where the aim was to determine the accuracy of an African catchment-scale flood map, produced with the satellite product SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) as topography input, and to explore the potentials and limitations of such a model scheme. Two high-magnitude floods, occurring in year 2000 and 2013 in the Lower Limpopo Basin (Mozambique), were modelled for inundation extent, using a no-channel 2D model built for the LISFLOOD-FP flood modelling software. Flood water levels were also simulated to assess the models vertical performance. Model outcomes were evaluated against satellite imagery and recordings of high watermarks, adjusting the value representing the roughness of the floodplain to optimize flood extent correspondence. Due to different hydrograph dynamics, simulations of the two floods required different values of roughness (0.02 and 0.09 s m-1/3) to reach maximum accuracy (F = 0.59 and 0.64, respectively). However, the results also indicated that a model calibrated with a flood of relatively low return period potentially could be used to map rare flood events. Simulation inaccuracies were mainly attributed to (1) reservoirs and streams, temporarily connecting to the river system during high flow conditions, (2) limitations of the topography data, in terms of recognizing riverbed geometry and floodplain micro-topography, and (3) cloud cover, reducing the accuracy of flood extent reference data. The vertical simulation accuracy, with an average error of ± 2 m, was well within the uncertainty bounds of input data. Errors were in this case ascribed the SRTM’s representation of high slope terrain and possible radar speckles in urban areas. The findings of this study indicate that there is high potential in using SRTM data for mapping of high-magnitude flood risk in Africa, but also that consideration to river system complexity is crucial. / Många områden i Afrika står för närvarande inför en ökad översvämningsrisk på grund avklimatförändringar och befolkningstillväxt. En användbar strategi att minska denna risk skulle vara att kartlägga den, så att stadsplanering, varningssystem och respons vid nödsituationer därefter skulle kunna utformas till att begränsa samhällets sårbarhet. Detta är dock inte möjligt på bred front över Afrikas kontinent, då utvecklingsländer ofta saknar det data av topografi och vattenflöde som behövs för producera högkvalitativa översvämningsriskkartor. För att försöka hitta ett sätt att kringgå detta problem undersöker pågående forskning möjligheten att generera alternativ modelleringsinput, från globalt tillgängligt höjddata, insamlat av satelliter, och metoder att uppskatta översvämningsflöden. Denna uppsats presenterar en fallstudie inom denna kontext där syftet var att bestämma kvalitén hos en översvämningskarta över ett Afrikanskt avrinningsområde, producerad med satellitprodukten SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) som topografiinput, och att utforska möjligheterna och begränsningarna med en sådan karteringsmodell. Två stora översvämningar, vilka inträffade år 2000 och 2013 i Nedre Limpopobassängen (Mocambique), simulerades för utbredning med hjälp av en 2D- model utan flodfåra byggd för modelleringsprogrammet LISFLOOD-FP. Vattennivåer simulerade också för att kunna bedöma modellens vertikala prestation. Resultaten jämfördes med satellitbilder och dokumenterade höga vattenmärken (observerade på t ex. husfasader), samtidigt som flodplanets flödesmotstånd justerades för att optimera överensstämmelsen. Då översvämningarna var av olika karaktär behövdes olika flödesmotstånd (0.02 and 0.09 s m-1/3) för att maximal kvalité på respektive översvämningskarta skulle uppnås. Denna kvalité beräknades till 0.59 och 0.64, på en index-skala (F) där 1.00 motsvarar en perfekt simulering. Trots olika optimala flödesmotstånd antydde resultaten även att en modell kalibrerad med en relativt frekvent återkommande översvämning möjligtvis kan användas till att kartlägga sällsynta översvämningar. Avvikelserna mellan dokumenterad och simulerad översvämningsutbredning tillskrevs i huvudsak: (1) sjöar och vattendrag som temporärt ansluter till flodsystemet under höga flöden, (2) begränsningar i topografidatat gällande att fånga flodens geometri och flodplanets mikro-topografi samt (3) moln som skymmer översvämningarna i referensdatat och minskar dess sanningshalt. Vattennivåer simulerades med ett genomsnittligt fel av±2 m, vilket med marginal ligger inom inputdatats totala osäkerhetsram. Avvikelserna troddes i detta fall bero på SRTM-datats representation av sluttande terräng och möjliga radarfläckar (reflektioner) i urbana områden. Resultaten i denna studie indikerar att det ligger stor potential i att använda SRTM- data för att kartlägga risken för stora översvämningar i Afrika, men belyser också vikten av attuppmärksamhet ges till flodsystems komplexitet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-303910 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Bastviken, Paulina |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; 379 |
Page generated in 0.0066 seconds