Recalculation of minimum wave heights from coastal boulder deposits in the Bristol Channel and Severn Estuary, UK: implications for understanding the high-magnitude flood event of AD 1607

Abstract

A high-magnitude coastal flood event catastrophically affected the macrotidal Bristol Channel and Severn Estuary in southwest Great Britain, United Kingdom, on 30th January 1607 causing an estimated 2000 fatalities. Historical and physical evidence has provided a basis for the development of a theory that the flood may have been due to a tsunami rather than a storm. Previous studies have collected field data to test this hypothesis including a dataset of 136 wave-transported boulder clasts that was utilised to estimate minimum wave heights through hydrodynamic equations in 2007, but the dataset has hitherto remained unpublished in full. Since 2007 these equations have undergone refinement and for this paper minimum wave heights were recalculated from boulder measurements using revised hydrodynamic equations and presents the complete dataset for the first time. A recent study claiming that such equations are flawed is considered premature, given ongoing refinements to the equations. The results of the present study indicate that a tsunami 4.2 m high can explain the dislodgement of all boulders measured, equivalent to a storm wave height of 16.9 m, which is considerably greater than observed storm wave heights in the region. An up-channel increase in minimum wave height is also suggested by these data, generally corroborating the 2007 study, which may be due to wave amplification caused by the overall funnel-shape of the embayment. The areas worst affected by the 1607 flood are located in the coastal lowlands of the inner Bristol Channel and Severn Estuary, coinciding with the highest minimum estimated wave heights.

Résumé

Une inondation côtière de forte ampleur a frappé de façon catastrophique le canal de Bristol et l’estuaire du Severn dans le sud-ouest de la Grande-Bretagne, au Royaume-Uni, le 30 janvier 1607, y causant un nombre estimatif de 2 000 décès. Des indices historiques et physiques ont donné lieu à la formulation d’une théorie supposant que l’inondation pourrait avoir été attribuable à un tsunami plutôt qu’à une tempête. Des études antérieures avaient comporté la collecte de données sur le terrain pour vérifier cette hypothèse, notamment un ensemble de données de 136 clastes de blocs rocheux transportés par des vagues qui a été utilisé pour l’estimation des hauteurs minimales des vagues au moyen d’équations hydrodynamiques en 2007. L’ensemble de données n’avait toutefois pas été publié dans son intégralité jusqu’ici. Les équations ont été raffinées depuis 2007 : on a recalculé pour le présent article les hauteurs minimales des vagues à partir des mesures des blocs rocheux au moyen d’équations hydrodynamiques révisées et l’ensemble de données complet est présenté pour la première fois. Une étude récente alléguant que les équations en question sont erronées est considérée comme prématurée compte tenu des améliorations courantes des équations. Les résultats de l’étude actuelle révèlent qu’un tsunami de 4,2 m de hauteur peut expliquer le déplacement de tous les blocs rocheux mesurés, ce qui équivaut à une onde de tempête de 16,9 m de hauteur, soit une hauteur considérablement supérieure à celles des ondes de tempête observées dans la région. Les données laissent également supposer une augmentation en amont du canal de la hauteur minimale des vagues, corroborant de façon générale l’étude de 2007, qui pourrait être due à une amplification des vagues causées par la forme en entonnoir générale de l’échancrure. Les secteurs les plus affectés par l’inondation de 1607 se trouvent dans les basses terres côtières de l’intérieur du canal de Bristol et de l’estuaire du Severn, qui correspondent aux hauteurs estimatives minimales les plus élevées des vagues.