Groundings and collisions: risk and uncertainty - case studies from the Gulf of Finland on chemical tankers
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Doctoral thesis (article-based)
| Defence date: 2016-11-04
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2016
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
71 + app. 79
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 192/2016
Abstract
Uncertainty is an integral part of risk itself, affecting e.g. to what extent and how risk analysis results can be used in decision making. Despite this, the uncertainty in maritime risk analysis is rarely discussed or analyzed. This thesis addresses this uncertainty as well as selected aspects of quantitative grounding and collision consequence analysis. The thesis links these results with general risk theory through uncertainty and its effects on risk management. The spill frequency and sizes of chemical tankers sailing in the Gulf of Finland are modelled. As the current level of understanding is lower for modelling groundings than collisions the former is investigated more in-depth: Grounding damage models are investigated both on a general level and in depth with regard to the effects on grounding damage, depending on the rock model and its differences from real sea bottom data. One of the key uncertainty issues is the actual sea bottom shape. Currently, the rock models used for this purpose are idealized basic geometrical shapes such as cones and polynomials. Their actual similarity to real sea bottom shapes is unknown but is presumed to be low. This means that the uncertainty regarding the results of such analyses is high. The same can be said of many other aspects of quantitative maritime risk analysis. This thesis introduces a systematic approach to mathematically modelling sea bottom. The rock model damage results are compared to results obtained using the real sea bottom shape. The results were inconsistent in terms of equal damage using the sea bottom data and the model results, even with statistically well-fitting models. This currently makes grounding models that require precise input regarding sea bottom shape uncertain to use. Regional grounding damage modelling is still possible with models that do not need this input but these models lose some precision compared to more detailed methods. Furthermore, the uncertainty of all the models utilized in the thesis is shown to be medium to high. This affects the usability of such risk analysis results in risk management. Therefore uncertainty should be systematically analyzed and explicitly communicated in maritime risk studies. Further recommendations for future research include i.e. more in-depth sea bottom shape analysis.Epävarmuus on oleellinen osa riskiä ja vaikuttaa riskianalyysien tuloksien soveltuvuuteen päätöksenteossa. Tästä huolimatta epävarmuutta ei juurikaan analysoida merenkulun riskianalyysien yhteydessä. Tämä väitöskirja tutkii kemikaalitankkerien karilleajojen ja yhteentörmäyksien riskejä. Tässä yhteydessä kehitettään uusia malleja sekä arvioidaan niihin liittyvää epävarmuutta sekä epävarmuuden vaikutuksia päätöksentekoon. Nämä mallit mallintavat Suomenlahdella liikennöivien kemikaalitankkerien onnettomuustiheyttä sekä vuotojen määrää. Koska yhteentörmäyksiä voidaan mallintaa tarkemmalla tasolla kuin karilleajoja, otetaan karilleajot tarkempaan tutkintaan. Nykyolettamukset kareista perustuvat pitkälti idealisoituihin kartioihin tai polynomeihin, minkä seurauksena epävarmuus karilleajovaurioiden mallintamisessa on oletettavasti suuri. Sama suuri epävarmuus pätee moneen muuhun seikkaan merenkulun riskianalyysissä. Tässä väitöskirjassa esitetään systemaattinen karien mallinnustapa. Tulokset osoittavat, että tilastollisesti hyvin mittauksiin sopivat karimallit eivät välttämättä johda samanlaisiin pohjavaurioihin. Täten nykyisissä karilleajomalleissa on oltava huomattavaa epävarmuutta, varsinkin koska karin koko ja muoto on erittäin tärkeä tekijä laivojen pohjavaurioiden muodostumisessa. Alueellinen karilleajojen riskianalyysi on toisaalta mahdollista ilman pohjatietoja vaativia malleja, mutta ne menettävät samalla osan tarkkuudesta verrattuna yksityiskohtaisimpiin malleihin. Lopuksi analysoidaan väitöskirjassa käytettyjen mallien epävarmuus. Tämä osoittautui kaikissa tapauksissa kohtalaisen suureksi tai suureksi. Epävarmuus vaikuttaa riskianalyysien tulosten luotettavuuteen että riskienhallintamenetelmiin. Lisätutkimusaiheiksi ehdoitetaan täten karimallien kehittämistä sekä systemaattista epävarmuusanalyysin soveltamista merenkulun riskien tutkimuksissa.Description
Supervising professor
Kujala, Pentti, Prof., Aalto University, Department of Mechanical Engineering, FinlandThesis advisor
Romanoff, Jani, Prof., Aalto University, Department of Mechanical Engineering, FinlandGoerlandt, Floris, Dr., Aalto University, Department of Mechanical Engineering, Finland
Keywords
chemical, tankers, groundings, collisions, maritime risk, Gulf of Finland, uncertainty, kemikaalitankkerit, karilleajot, yhteentörmäykset, Suomenlahti, merenkulun riskit, epävarmuus
Other note
Parts
-
[Publication 1]: Sormunen, O-V., Goerlandt, F., Häkkinen, J., Posti, A., Hänninen, M., Montewka, J., Ståhlberg, K. and Kujala, P. 2015. Uncertainty in maritime risk analysis: Extended case study on chemical tanker collisions. Proc IMechE, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 229(3), pp. 303-320.
DOI: 10.1177/1475090213515640 View at publisher
- [Publication 2]: Sormunen, O-V., Hänninen, M., Häkkinen, J. and Posti, A. 2015. Tanker grounding frequency and spills in the Finnish Gulf of Finland. Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin, 43(115), pp. 108-114.
- [Publication 3]: Sormunen, O-V. 2016. Comparison of analytical grounding damage models. In: Proceedings of the 7th International Conference on Collision and Grounding of Ships and Offshore Structures (ICCGS2016), University of Ulsan, Korea, 15.-18. June 2016.
-
[Publication 4]: Sormunen, O-V., Castren, A., Romanoff, J. and Kujala, P. 2016. Estimating sea bottom shapes for grounding damage calculations. Marine Structures, 45, pp. 86-109.
DOI: 10.1016/j.marstruc.2015.10.004 View at publisher
- [Publication 5]: Sormunen, O-V., Kõrgesaar, M., Tabri, K., Heinvee, M., Urbel, A. and Kujala, P. 2016. Comparing bottom shape models in grounding damage modelling. Marine Structures, 50, pp. 205-223.
