Modellering av bunnstrømmer

Bunnstrømmer har stor påvirkning på hvordan bunnen ser ut og hvilke dyr som kan leve der. Det er vanskelig å måle bunnstrømmen over store områder, men bedre modeller har nå gjort at disse kan beregnes forholdsvis nøyaktig. I MAREANO brukes resultatene i arbeidet med naturtypekart.

Til beregningen brukes en numerisk havmodell, det er i prinsippet et sett med ligninger som beskriver havets fysiske tilstand, som temperatur og saltholdighet. Dette ligningssettet er ikke-lineært og kan ikke løses direkte. Derfor må man først forenkle ligningssettet ved å ta i bruk ulike antagelser, og deretter benytte numeriske metoder for å løse det. Til dette trenger man mye regnekraft. En superdatamaskin bestående av mange prosessorer brukes derfor til å løse ligningssettet i et rutenett som dekker området man vil studere. Det man får ut, er informasjon om temperatur, saltholdighet, strømfart og strømretning, isdekke, havnivå, osv. representativt for ulike dyp innenfor hver av rutene i rutenettet.

MAREANOs strømmodelleringer

I MAREANO brukes NorKyst-800 (Albretsen m.fl., 2011), det er en havmodell som dekker hele norskekysten med et rutenett med 800 meters oppløsning. I MAREANO-arbeidet er NorKyst-800 satt opp for kysten fra Møre til Varanger. Det betyr at man fra modellen får informasjon om havets tilstand som et gjennomsnitt innenfor ruter på 800 x 800 meter. Denne informasjonen skrives så ut for hver time, slik at også prosesser som tidevann er inkludert i resultatene og kan studeres. Spesifikt for MAREANO er informasjon om minimums- og maksimumsverdier av temperatur, saltholdighet og strømhastighet som representerer forholdene nær bunnen og innenfor måneder og år hentet ut fra modellen.

Fordi modellen som benyttes bruker relativt dyp som vertikalkoordinat, vil tykkelsen på laget som representerer bunnen variere med bunndypet innenfor hver rute i rutenettet. I grunne områder vil dette laget typisk være i størrelsesorden 10 meter tykt, mens det i dype områder typisk vil være i størrelsesorden 100 meter. Det er med andre ord ikke forholdene akkurat ved bunnen som modelleres, men gjennomsnittet for hele den nederste delen av vannsøylen. I områder med grove bunnstrukturer som gir stor friksjon/tykt grenselag, kan forskjellen mellom modellert strøm i nedre deler av vannsøylen og reell strøm helt nede på bunnen være stor.

alt
Eksempel fra modelleringen.

Inkluderte observasjonsdata

En havmodell inneholder en rekke feilkilder, inkludert forenklinger av ligningssettet som nevnt over, feil i inngangsdata så som atmosfæriske forhold som brukes til å drive havmodellen, og feil som følger av de numeriske metodene man velger å bruke. For å få informasjon om kvaliteten til modellresultatene må de derfor sammenlignes med observasjonsdata, på samme måte som man kalibrerer et instrument.

Modellen som er benyttet i MAREANO er sammenlignet med observasjoner av både temperatur, saltholdighet og strøm på ni ulike lokaliteter i området rundt Lofoten, hvor det har vært utplassert akustiske strømmålere, såkalte ADCP’er (Acoustic Doppler Current Profiler), som står på havbunnen og måler strøm i hele vannsøylen, samt temperatur og saltholdighet ved bunnen. I tillegg er modellresultatene sammenlignet med observasjoner utenfor Eggum og Skrova i Lofoten, hvor lokale fiskere på oppdrag fra Havforskningsinstituttet drar ut 1-2 ganger hver måned for å måle temperatur og saltholdighet.

Sammenligningene viser at modellen reproduserer de dominerende strømforhold, men at hastighetene generelt er noe for høye. I tillegg er temperaturen i modellen litt for høy, mens saltholdigheten generelt er litt for lav. Variabiliteten i temperatur er imidlertid signifikant korrelert med observasjonene. Vi har derfor tiltro til at modellen bidrar med nyttig informasjon om de oseanografiske forhold langs kysten og på sokkelen.

Resultatene er tilgjenglig

Modellresultatene fra NorKyst-800 er tilgjengelig både som timesverdier og døgnverdier for årene 2009 og 2010. På grunn av de store datamengdene, oppbevares modellresultatene på superdatamaskinen Hexagon ved Universitetet i Bergen, men de er tilgjengelige ved forespørsel. Forespørsel om tilgang til modellresultater kan rettes til Vidar S. Lien eller Jofrid Skardhamar, begge ved Havforskningsinstituttet.

Referanse:

Albretsen J, Sperrevik AK, Staalstrøm A, Sandvik AD, Vikebø F, og Asplin L. 2011. NorKyst-800 Report No. 1 User Manual and technical descriptions. Fisken og Havet 2/2011