Modellering av straumar ved havbotnen

Til å berekne straumane ved botnen vert det brukt ein numerisk havmodell. Det er i prinsippet eit sett med likningar som beskriver havets fysiske tilstand, som temperatur, saltinnhald og straum. Men dette likningssettet er ikkje-lineært og kan difor ikkje løysast direkte. Ein må difor forenkle likningssettet først og deretter nytta numeriske metodar for å løyse det. Til dette treng ein mykje reknekraft. Ei superdatamaskin som består av mange prosessorar vert difor brukt til å løysa likningssettet i eit rutenett som dekker området ein vil studera. Det ein får ut er informasjon om temperatur, saltinnhald, straumfart og straumretning, isdekke, havnivå, osb. representativt for ulike djup innanfor kvar av rutene i rutenettet.

Straumodelleringar i Mareano

I Mareano nyttar vi NorKyst-800 (Albretsen mfl., 2011, 2022), som er ein havmodell som dekkjer heile kysten av Noreg med eit rutenett med ei oppløysing på 800 meter. I Mareano-arbeidet er NorKyst-800 satt opp for kysten frå Møre til Varanger. Det tyder at modellen gir informasjon om havet sin tilstand som eit gjennomsnitt innanfor ruter på 800 x 800 meter. Denne informasjonen vert skriven ut for kvar time, slik at òg prosessar som tidevatn er inkludert i resultata og kan studerast. Spesifikt for Mareano er informasjon om minimums- og maksimumsverdiar av temperatur, saltinnhald og straumhastigheit som representerer forholda nær botnen og innanfor månader og år henta ut frå modellen.

Fordi modellen som vert nytta bruker relativt djup som vertikalkoordinat, vil tjuknaden på laget som representerer botnen variere med botndjupet innanfor kvar rute i rutenettet. I grunne område vil dette laget typisk vera i storleik 10 meter tjukt, medan det i djupe område typisk vil vera i storleik 100 meter. Det er med andre ord ikkje høva akkurat ved botnen som vert modellert, men gjennomsnittet for heile den nedre delen av vassøyla. I område med grov botn som gir stor friksjon og difor stor påverknad på vasstraumen, kan forskjellen mellom modellert straum i nedre deler av vassøyla og reell straum heilt nede ved botnen vera stor.

Inkluderte observasjonsdata

Ein havmodell har ei rekkje moglelege feilkjelder. Dei inkluderer forenklingar av likningssettet som nemnt over, det kan vere feil i inngangsdata som for eksempel atmosfæriske forhold som vert brukte til å drive havmodellen, og feil som følgjer av dei numeriske metodane ein vel å nytta. For å få informasjon om kvaliteten til modellresultata må ein difor samanlikna dei med observasjonar, på same vis som ein kalibrerer eit måleinstrument.

Modellresultata som er nytta i Mareano er samanlikna med observasjonar av både temperatur, saltinnhald og straum på ni ulike lokalitetar i området rundt Lofoten, der det har vore utplassert akustiske straummålarar, såkalla ADCP-ar (Acoustic Doppler Current Profiler). Dei står på havbotnen og måler straum i heile vassøyla, i tillegg til temperatur og saltinnhald ved botnen. Modellresultata er òg samanlikna med observasjonar utanfor Eggum og Skrova i Lofoten, der lokale fiskarar på oppdrag frå Havforskingsinstituttet dreg ut 1–2 gongar kvar månad for å måle temperatur og saltinnhald.

Samanlikningane syner at modellen reproduserer dei dominerande straumforholda, men at hastigheitene er generelt litt for høge. I tillegg er temperaturen i modellen litt for høg, medan saltinnhaldet er generelt litt lågt. Variabiliteten i temperatur er likevel signifikant korrelert med observasjonane. Vi har difor tiltru til at modellen bidreg med nyttig informasjon om dei oseanografiske forholda langs kysten og på sokkelen.

Resultata er tilgjengelege

Modellresultata frå NorKyst-800 som er nytta i Mareano er tilgjengelege både som timeverdiar og døgnverdiar for åra 2009 og 2010. Ein oppdatert versjon av NorKyst800 er sidan då køyrt for heile Norskekysten frå 2012 fram til i dag. På grunn av dei store datamengdene vert modellresultata oppbevarte på sentrale datadiskar ved Havforskingsinstituttet (HI), men er tilgjengelege ved førespurnad. Denne kan rettast til Jon Albretsen, Vidar S. Lien eller Jofrid Skardhamar, alle ved HI.

Referansar:

• 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.
• Albretsen J, Sandvik AD, Asplin L, Lien V, og Skardhamar J. 2022. NorKyst800: versjoner og arkiver. Rapport fra havforskningen 2022-35.
• Asplin L, Albretsen J, Johnsen IA, Sandvik AD 2020: The hydrodynamic foundation for salmon lice dispersion modeling along the Norwegian coast. Ocean Dynamics, https://doi.org/10.1007/s10236-020-01378-0.
• Dolan MFJ, R Ross, J Albretsen, J Skarðhamar, G Gonzalez-Mirelis, VK Bellec, P Buhl-Mortensen, LR Bjarnadóttir 2021: Using spatial validity and uncertainty metrics to determine the relative suitability of alternative suites of oceanographic data for seabed biotope prediction. A case study from the Barents Sea, Norway, Geosciences 11(2):48. https://doi.org/10.3390/geosciences11020048.