Sirkulasjonsmodeller

C:\Users\a22905\Pictures\Figurer\NorKyst800 strom.png

Havmodeller brukes til å beskrive de fysiske variablene som temperatur, saltholdighet, strøm og vannstand i rom og tid. Slike modeller er basert på grunnleggende fysiske lover for bl.a. bevaring av masse, bevegelse og energi.

De likningene som framkommer kan ikke løses analytisk, derfor brukes numeriske metoder som løser forenklede versjoner av likningene på et beregningsgitter (rutenett). Beregningene er svært omfattende, og krever tilgang til kraftige datamaskiner.

En modellkjøring trenger en startbeskrivelse av de fysiske variablene. Med dette som utgangspunkt regner modellen seg fram i tid, styrt av ytre drivkrefter. Disse drivkreftene er i hovedsak vind og varmeutveksling med atmosfæren, ferskvannsavrenning fra land samt forholdene på de åpne grensene til modellområdet. De atmosfæriske drivkreftene tas oftest fra resultater med en atmosfærisk sirkulasjonsmodell, ferskvannsavrenning fra data og grensebetingelsene fra en modellkjøring på et større område.

Kvaliteten på modellresultatene kan variere, og kvaliteten på drivkrefter og grenseverdier samt oppløsningen til rutenettet er viktige faktorer for å produsere gode resultater. Drivkreftene og grenseverdiene må være fullstendige (inkludere de viktigste drivkreftene som vind, tidevann, elveavrenning og indre trykkrefter) og ha tilstrekkelig oppløsning i rom og tid som passer sammen med modellens oppløsning. Et for grovt rutenett i modellen får ikke med seg finere topografiske detaljer og mellomskala bevegelse med fronter og virvler, noe som er spesielt viktig i kyst- og fjordområder. En begrensning er at et finere rutenett krever mer regnetid på den datamaskinen som skal brukes. Modellresultatene påvirkes også av valg av numeriske metoder, bl.a. finnes ulike måter å definere både horisontalt og vertikalt rutenett, samt ulike måter å definere turbulens og blandingsparametre.

Dagens modellsystem er store og komplekse som programvare og har gjerne store internasjonale utviklings- og brukergrupper. De vanligste modellene som benyttes er:

Modellert strøm i 10 m dyp, midlet over et døgn, 18/11 2009. Fargeskalaen viser strømstyrke og de sorte isolinjene er dybdekoter.

Figuren viser et eksempel på et døgnmidlet strømfelt fra en havmodellkjøring utført på Havforskningsinstituttet med NorKyst-800 modellsystemet. Modellområdet dekker Norskekysten (her et utsnitt fra området utenfor Lofoten) med et rutenett med oppløsning 800 m. Atmosfæriske drivkreftene med høy oppløsning (3km) er beregnet med atmosfæremodellen WRF. På de ytre grensene er det benyttet verdier fra en 4km havmodell som er kjørt på meteorologisk institutt og HBV databasen til NVE er benyttet til å beregne ferskvannsavrenningen. Med den høye horisontale oppløsningen er Norkyst-800 i stand til å gi en ganske korrekt gjengivelse av strømmer og hydrografi i kystnære områder. Hovedtrekkene i strømfeltet viser en kyststrøm som følger sokkelskråningen, men med betydelig virveldannelse.

Kystmodellen NorKyst800

Kystmodellen NorKyst800 er en beregningsmodell som simulerer strøm, saltholdighet, temperatur og vannstand. Kunnskap om miljøforholdene langs kysten er viktig for å kunne vurdere effekter av f.eks. oljeutslipp og beregne bæreevnen for akvakultur.

Norge har mange utfordringer i kystsonen som krever detaljert kunnskap om miljøforhold som strøm, saltholdighet og temperatur. Kystmodellen gir oss nødvendige detaljer i strøm og miljøvariabler inn mot kysten og i større fjordområder for fortiden, nåtiden og framtiden. Kystmodellen kan også benyttes til å kvantifisere konsekvensene av forvaltningstiltak knyttet til for eksempel vannkraftutbygging eller effekter næringsutvikling knyttet til gjødsling eller smittespredning.

Beredskap

Dersom det skulle skje en ulykke langs norskekysten vil kystmodellen gi oss nødvendig informasjon om miljøforholdene akkurat der ulykken inntraff. Disse resultatene kan for eksempel brukes til å beskrive spredning av oljeforurensning eller flytende gjenstander på en realistisk måte nær kysten og innover i fjordene. Også spredningen av skadelige alger og lakselus i forhold til oppdrettsanlegg vil kunne beskrives på en realistisk måte.

Informasjon om miljøforhold på regional skala er også viktig for å kvantifisere bæreevne for akvakultur. Det samme er tilfellet for flere typer naturtypekartlegging og for vurderinger knyttet til vanndirektivet.