Først i verden: Elektroniske sjøkart med tidevannsstrømmer

Matematikere ved Universitetet i Oslo har nå laget en matematisk modell for tidevannsstrømmer som kobles med elektroniske sjøkart. Dette kan øke sikkerheten for skipstrafikken i farlig farvann.

UMULIG PÅ PAPIRKART: - Elektroniske sjøkart kan vise tidevannsstrømmene i sanntid, forteller professor Bjørn Gjevik på Matematisk institutt. Foto: Ola Sæther.

Norge er først ute. Ingen andre land i verden har tidligere lagt inn tidevannsstrømmer i elektroniske sjøkart. Nå har forskere ved Matematisk institutt ved Universitetet i Oslo i samarbeid med Sjøkartverket i Stavanger og C-Map i Egersund utviklet et elektronisk sjøkart som viser tidevannsstrømmene i sanntid. Det første demonstrasjonskartet er allerede klart.

Det betyr at kapteinen til enhver tid kan få full oversikt over strømmene i seilingsleden og vil ha muligheten til å analysere når det er tryggest å passere et farvann.

– Det nye elektroniske sjøkartet kan bety sikrere seiling for hurtigbåter og små fartøy i trange, strømsterke sund. Sjøkartet er også til hjelp hvis man skal plassere konstruksjoner på havbunnen eller søke etter noe som driver i strømmen, slik som savnede båter eller personer, forteller Norges fremste ekspert på tidevannsstrømmer, professor Bjørn Gjevik på Matematisk institutt ved Universitetet i Oslo.

Selv om tidevannskraften er ti millioner ganger svakere enn tyngdekraften på jorden, er kraften likevel så sterk at vannmassene i smale innløp i store fjorder kan forflytte seg med en hastighet på mellom fire og fem meter i sekundet.

Situasjonen blir spesielt farlig når vinden lager bølger som går i motsatt retning av tidevannsstrømmen.

– Kombinasjonen vind og bølger er uheldig. Det har vært ulykker med slike strømforhold. Da får man krappe og brytende bølger.

Aldri likt

Selv om flo og fjære følger en drøy 12 timers syklus, er ingen tidevannsstrømmer like. Det er daglige ulikheter. Flo på natten og dagen er ikke like store. Det er også store forskjeller mellom nipp- og springflo.

Årsaken skyldes både månens og solens posisjon på himmelen og hvor langt unna månen er.

Månens avstand til jorden har størst innvirkning. Akkurat som alle andre himmellegemer går månen i en ellipseformet bane. Når månen er nærmest jorden, blir flo langt sterkere enn når månen er lengst borte.

Månen har omtrent dobbel så stor innflytelse på tidevannet enn solen. Det betyr at det kan bli ekstra sterk flo når månen og solen virker i den samme retningen ved fullmåne og nymåne.

STORE FORSKJELLER: Pilene viser at strømningsforholdene er svært forskjellige ved flo og fjære. Tidevannskart gjør det enklere for kapteinen å planlegge seilasen i trange og strømsterke sund.

Tidevannsstrømmen er også avhengig av månens deklinasjon. Det vil si hvor høyt månen står på himmelen.

– Den matematiske modellen tar hensyn til alle disse variasjonene.

Tunge beregninger

Foreløpig har forskerne utviklet matematiske modeller for tidevannet fra Agdenes fyr og inn Trondheimsfjorden og fra Vega i Nordland til Senja i Troms. I samarbeid med Atle Ommundsen ved Forsvarets Forskningsinstitutt, er Bjørn Gjevik nå i gang med en detaljert modell for det trange, trafikkerte og strømfylte Tjeldsundet i Lofoten rett sør for Harstad.

For å løse simuleringene er de geografiske områdene delt opp i små bokser. Trondheimsfjorden er delt opp i to millioner bokser, der hver boks er på femti ganger femti meter. I hver av disse boksene beregnes middelhastigheten av vannstrømmen og vannstanden.

– Man får altså et sett med likninger som knytter forholdene i boksene sammen. Vannmassene som skal ut av en boks, skal inn i den neste. Vannstanden påvirker trykket. Høyere trykk gir høyere strømningsfart. For å sikre at systemet er stabilt, kjøres simuleringer av tidevannsstrømmen fremover sekund for sekund i 150 timer.

For å sjekke at modellen er riktig, blir resultatene fra simuleringene sammenliknet med måledata av strøm og vannstand.

Overraskelser

Simuleringsmodellen har gitt en rekke overraskelser.

– Vi kan se virvler i strømfeltene som ikke er allment kjent. Slik som ved Agdenes fyr ytterst i Trondheimsfjorden. Slike virvler i tidevannsstrømmene kan være farlige for skipsfarten, forklarer Bjørn Gjevik.

Nå er han allerede i gang med planleggingen av neste prosjekt. I samarbeid med førsteamanuensis Karsten Trulsen ved Matematisk institutt skal han studere farlige bølger som oppstår når vinden går i motsatt retning av tidevannsstrømmen.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Fysikk, Astrofysikk, romfysikk, astronomi, Informasjons- og kommunikasjonsvitenskap, Simulering, visualisering, signalbehandling, bildeanalyse, Matematikk, Geofag, Meteorologi Av Yngve Vogt
Publisert 1. feb. 2012 12:00
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere