Strømmodellering av Troms fylke

Introduksjon

En vanlig måte å innhente informasjon om strømbildet er gjennom direkte målinger ved utplassering av strømmålere. Dette gir nøyaktig informasjon om strømmen på målelokaliteten i utplasseringsperioden, men strømmen langs kysten og i fjordene kan imidlertid variere mye både i tid og fra område til område. Det kan derfor være vanskelig å lage nøyaktige kart som gir et godt bilde av forholdene over tid i et større område. Å kartlegge hele Troms fylke ved hjelp av målinger ville i praksis være en umulig oppgave. Et alternativ til målinger, og det som presenteres på denne siden, er strømkart basert på numeriske strømmodeller. En slik modell beregner strømsirkulasjon, fra matematiske ligninger. For å gjøre resultatene mest mulig realistiske inkluderes meteorologiske informasjon om vind, nedbør, lufttemperatur og luftfuktighet som drivkrefter i modellen. I tillegg brukes informasjon om tidevann og vanntilførsel fra elver. I dette prosjektet er det produsert strømkart for en periode på to år for hele Troms fylke.

De hydrodynamiske ligningene som løses i modellen er blant annet utledet fra Newtons andre lov: Kraft= masse x akselerasjon. Ut fra kreftene som virker på en vannpakke vil modellen beregne dens akselerasjon og hastighet. I tillegg til Newtons lov brukes ligninger som sikrer bevaring av masse, varme og salt. Disse ligningene gjør det mulig å beregne vannstand, temperatur og saltinnhold. For å løse de hydrodynamiske ligningene lages det et gitter som dekker det aktuelle området. Variabler som temperatur, saltholdighet, hastighet osv. tildeles en verdi i hvert av gitterpunktene. Gitterpunktene har fast innbyrdes avstand til hverandre; denne avstanden er modellens oppløsning. Tiden deles også inn i faste intervaller, hvor ett intervall typisk kan være ca. 1 minutt. Modellen startes fra en kjent utgangstilstand, og ut i fra krefter som virker på vannet og flukser av varme og salt kan modellen beregne hastighetene i neste tidsintervall. Slik jobber modellen seg framover i tid og havets tilstand kan beregnes i hvert tidsintervall over flere år. I tillegg til utgangstilstanden må modellen også vite strøm, temperatur, salt og trykk på randen av gitteret.

I dette prosjektet bruker vi modellsystemet Norkyst-800m som utgangspunkt for produksjon av modelldata for Troms. Norkyst-800m er utviklet av Havforskningsinstituttet, Meteorologisk institutt og NIVA og er en modell over sirkulasjonen langs hele norskekysten bygget på modellen ROMS (Regional Ocean Modelling System, https://www.myroms.org/). ROMS er utviklet ved Rutgers University i USA. Kildekoden til ROMS er åpent tilgjengelig for alle og ROMS har tusenvis av brukere over hele verden. Norkyst-800m har, som navnet tilsier, en oppløsning på 800 meter. Oppløsningen er en meget viktig parameter og sier noe om hvilken romlig skala modellen kan oppløse. Det blir som i et digitalt fotografi av for eksempel et ansikt. Med høy oppløsning kan små detaljer sees tydelig, men hvis oppløsningen er dårlig er det umulig å kjenne igjen personen det er tatt bilde av. Norkyst-800m er en god modell for sirkulasjonen på kontinentalsokkelen, men så fort vi kommer nær kysten og inn i fjorder og sund er 800 meters oppløsning for dårlig. Dette problemet blir løst ved å "nøste" inn en mer finoppløselig modell inn i Norkyst-800m. I Troms har vi nøstet in to områder som blir modellert med 200 meters oppløsning. Modellene med 200 meters oppløsning blir kalt Nordfjord-200m. Hele oppsettet med Norkyst-800m og Norfjord-200m er vist i Figur 1..

I dette prosjektet er modellen kjørt for årene 2009 og 2010. Det lagres data for mange dyp og for hver time, slik at man får et godt bilde av variabiliteten i fjordene. Et eksempel er vist i filmen under. Klippet viser modellert variasjon i overflatestrøm og temperatur fra Ullsfjorden i Nord-Troms.

Eksempler på hvordan disse resultatene presenteres på kartløsningen finnes under Brukerveiledning. Disse dataene brukes også som utgangspunkt for spredningssimuleringer.

Kart

 

map

Figur 1

Strom Figur1

Figur 2

Strom Figur2

Figur 3

Strom Figur3

Figur 4

Strom Figur4

Figur 5

Strom Figur5