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 Finnmark fylke ved hjelp av målinger ville i praksis være en umulig oppgave. Et alternativ til målinger, og det som presenteres på denne siden, er et strømkart basert på numeriske strømmodeller. En slik modell beregner strømsirkulasjon utfra 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 Finnmark 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 av irregulære trekanter som dekker det aktuelle området. Variabler som temperatur, saltholdighet, hastighet osv. tildeles en verdi i hvert av gitterpunktene. Gitterpunktene har ulik innbyrdes avstand til hverandre; denne avstanden er modellens oppløsning. 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. For å modellere et sirkulasjonsfenomen, som f.eks. en virvel eller bakevje, må det oppløses av modellgitteret.
Tiden deles inn i faste intervaller, hvor ett intervall typisk kan være ca. 5 sekund. 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. Dette kalles grensebetingelser.
I dette prosjektet bruker vi modellsystemet FVCOM (Finite Volume Community Ocean Model) til å produsere data for Finnmark. FVCOM er åpent tilgjengelig for alle og er utviklet ved «Marine Ecosystem Dynamics Modeling Laboratory» ved University of Massachusetts-Dartmouth (USA). Modellverktøyet er satt opp og tilpasset kysten til Nord-Norge av Akvaplan-niva.
FVCOM-modellens grensebetingelser (hastigheter, tidevann, salt, temperatur etc.) hentes inn fra modellresultater fra modellen NorKyst-800. Dette modelloppsettet er utviklet av Havforskningsinstituttet i samarbeid med met.no og NIVA. NorKyst-800 benytter seg av en annen type modell, nemlig ROMS (Regional Ocean Model System). Denne modellen har, som navnet tilsier, en oppløsning på 800 meter. Modellen har et strukturert grid av like store firkanter over hele modellområdet, som er hele Norskekysten. Denne modellen gir altså kun inngangsverdier i utkanten av FVCOM-modellområdet for Finnmark.
NorKyst-800 er en fornuftig modell for sirkulasjonen på kontinentalsokkelen, men så fort vi kommer nær kysten og inn i smale fjorder og sund er 800 meter oppløsning ikke tilstrekkelig. Dette problemet blir altså løst ved å “nøste” inn den mer finoppløselige modell FVCOM inn i NorKyst-800. Det ustrukturerte beregningsgitteret som brukes i FVCOM gir mulighet for å variere oppløsningen over modellområdet. Hvordan vi setter oppløsningen styres først og fremst av behov for detaljgrad, som må veies opp mot beregningseffektivitet. I Finnmark har beregningsgitteret høy oppløsning ved viktige områder som trange sund og kompliserte kystområder, eller områder av spesiell interesse, som områder i direkte nærhet til oppdrettsanlegg. Størrelsen på beregningscellene kan være større i åpent hav med mindre krav til små detaljer. Oppløsningen i beregningsgitteret over Finnmark varierer fra 4 km på randen ytterst i havet til 60 meter i trange sund som er viktige å oppløse. Langs land varierer oppløsningen fra 150 til 300 meter, men er økt noe rundt akvakulturanlegg slik at den er rundt 100 meter her. Hele FVCOM-griddet over Finnmark er vist i Figur 1, i tillegg til fokusering på sørvest-Finnmark (nede til høyre) og spesielt på området sør for Hammerfest, mellom Strømmen i nord og Kvalsund i sørøst (nede til venstre).
I dette prosjektet er modellen kjørt for årene 2010 og 2011. 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 overflatetemperatur fra Altafjorden i Finnmark.
Eksempler på hvordan disse resultatene presenteres på kartløsningen finnes under Brukerveiledning. Disse dataene brukes også som utgangspunkt for spredningssimuleringer.