Vannstrømmene i fjorden fremstår som ganske kaotiske for de fleste av oss. Likevel er det mulig å lage matematiske modeller som forklarer hvordan vannet beveger seg.

– Lokale strømforhold avhenger av mange faktorer, blant annet vind, tidevann, saltholdighet, atmosfæretrykk og dybde. I tillegg spiller trykket i tilstøtende hav en rolle. Er det for eksempel høytrykk i Skagerrak, presses vann inn i Oslofjorden, forklarer Karina Bakkeløkken Hjelmervik.

Hun er førsteamanuensis ved Høgskolen i Buskerud og Vestfold og leder for prosjektet Fjordos, som er støttet av Oslofjordfondet. I prosjektet utvikles det avanserte matematiske modeller for å beregne havstrømmene i Oslofjorden. Slike varslingsverktøy vil ha stor betydning for blant annet skipsfart, oljevernberedskap, miljøforvaltning og arealplanlegging.

Skarpere blikk med høyere oppløsning

Norge ligger allerede langt fremme når det gjelder verktøy for varsling av havstrømmer. Modellen Norkyst800, som er utviklet av Havforskningsinstituttet, Meteorologisk institutt og Norsk institutt for vannforskning (Niva), varsler havstrømmene langs hele norskekysten med en oppløsning på 800 meter.

Det vil si at kysten er delt inn i «ruter» på 800 meters bredde, der det beregnes én verdi for strøm, én for vannstand, én for temperatur også videre, og disse verdiene gjelder altså for hele ruten.

– Norkyst800 er et fantastisk verktøy som vekker oppsikt på internasjonale konferanser, la det ikke være noen tvil om det, men selv en oppløsning på 800 meter er for lite når vi skal si noe om forholdene innaskjærs, i alle fall for en del anvendelser, sier Hjelmervik.

– Jeg liker å sammenligne med et foto. Jo mer oppløsningen øker, jo skarpere blir bildet – og jo mer informasjon inneholder det. Skal vi si noe presist om vannstrømmene der det er øyer, skjær og moloer, må vi tettere på og øke oppløsningen. Vi må med andre ord legge inn mer informasjon om lokale forhold.

Studerte strømmene i Moss Havn

Særlig høy må oppløsningen være hvis en modell skal brukes til å si noe om strømmene i et havnebasseng. Da snakker vi om en «maskebredde» på noen få meter. Det er brukt i forbindelse med en analyse av havnebassenget i Moss; en studie som inngår i Fjordos-prosjektet.

I Moss har nemlig en planlagt utvidelse av containerhavna skapt visse bølger i lokalmiljøet. Folk spør seg blant annet: Vil en utbygging endre strømmene slik at det blir vanskeligere å legge til i småbåthavna? Vil det hope seg opp løsmasser på badestrendene?

– Ved å fore modellen med detaljert informasjon om lokale forhold har vi studert om den ønskede utformingen av havna er gunstig eller ikke for strømmønsteret i havnebassenget, sier Hjelmervik.

Første skritt var å sjekke at modellen forskerne hadde laget av havnebassenget – slik det er utformet i dag – faktisk holdt vann. Det ble derfor gjort feltforsøk for å fastslå om modell og virkelighet stemte overens.

– Det var utfordrende å kartlegge strømmene i havnebassenget, siden de ble påvirket av de hyppige ferjeavgangene mellom Moss og Horten. Vi måtte utføre forsøk på nattestid der vi brukte flytende gjenstander utstyrt med GPS-sendere for å kartlegge strømmene uten forstyrrelser fra ferjene.

– Vi intervjuet også lokalkjente for å høre deres oppfatning av strømforholdene. Konklusjonen er at observasjonene ser ut til å stemme med modellen.

Deretter utførte Hjelmervik ulike simuleringer i samarbeid med Niva, både med og uten molo og med litt forskjellig størrelse på havnen.

– Vi så at den planlagte utvidelsen av kaianlegget ligger i et område med relativt lite strøm og at utbyggingen derfor vil ha liten effekt på strømmønsteret i bukta. En utbygging på motsatt side av bukta vil få større effekt, fastslår Hjelmervik.

Mossekanalen bak jetstrøm

Analysene viste at det er Mossekanalen – som ble anlagt i 1855 og skiller Jeløya fra fastlandet – som er mest interessant med tanke på strømmønsteret i Mossesundet.

For selv om det ikke er stor forskjell mellom høyvann og lavvann i Oslofjorden, kan det forekomme sterke tidevannsstrømmer lokalt. Dette er tilfellet blant annet i Mossekanalen.

– Når strømmen går sørover i kanalen ved fallende tidevann, dannes det en jetstrøm inn i havnebassenget, som i sin tur skaper en kraftig virvel som beveger seg med klokka. Og det er denne virvelen som forklarer hvorfor sand vaskes vekk fra Vårlistranda og ender opp i Sjøbadet innerst i bukta, forklarer Hjelmervik.

Viktig beredskapsverktøy

Skal man bruke en beregningsmodell på et konkret og avgrenset geografisk område, er det imidlertid ikke nok at modellen dekker området. Den må også være tilpasset det konkrete formålet den skal brukes til.

– Skal man for eksempel forstå storskalabevegelser, trenger man andre modeller enn de som brukes for å studere strømmønsteret i et trangt sund. Du trenger også andre modeller for å studere spesifikke fenomener som for eksempel strømmene i et havnebasseng enn hvis du ønsker en operativ modell for kontinuerlig varsling av været i havet, sier Hjelmervik.

Derfor utvikles det også flere forskjellige modeller. Analyser av havneutbygginger er nemlig bare ett av flere aktuelle anvendelsesområder, minst like interessant er modellenes potensial som beredskapsverktøy.

Skulle et skip gå på grunn og forårsake et oljeutslipp i Oslofjorden, er det vinden, bølgene og vannstrømmene – drivbanene i sjøen – som bestemmer hvor oljen ender opp.

– Målet er at modellen vår skal kunne brukes til å anslå disse drivbanene med stor presisjon. Det vil være et nyttig verktøy både for å styrke beredskapen og for å redusere konsekvensene når ulykken først er ute, sier Hjelmervik.

– Det er også interesse for å bruke Oslofjord-modellen i forbindelse med oppbygging av en beredskap for å hindre at fiskeparasitter sprer seg fra én elv til en annen langs fjorden.

Fleksibel modell

I modellen beregnes tidevannsstrømmene i hele Oslofjorden, helt fra Oslo Havn og ut til Helgeroa og svenskegrensa.

– Modellen gis oss stor fleksibilitet til å tilpasse varslingene til en komplisert kystlinje og til å øke oppløsningen ytterligere i områder der det trengs mer detaljerte simuleringer, sier Hjelmervik.

Referanse:

Hjelmervik, Staalstrøm og Nordby: Simulert tidevann i Oslofjorden. Tre forskjellige utforminger av havneområdet i Moss. NIVA-rapport 6717, 2014.