En operationell oljedriftsmodell för norra Östersjön
1981 (Swedish)Report (Other academic)Alternative title
An operational oil drift model for northern Baltic Sea (English)
Abstract [sv]
Olja på vattenytan kan bestå av tunn oljefilm eller oljeklumpar av olika storlekar. Förflyttningen av oljan sker i huvudsak via tre processer:
- Transport genom ström , som orsakas av den lokala vinden .
- Förflyttning via "bakgrundsström". Strömmen drivs av vattenståndsskillnader över hela Östersjön.
- Spridning på grund av horisontella slumpmässiga virvlar i vattnet (turbulens).
Den lokala vindströmmen härleds i modellen ur en teoretisk strömprofil i vattnets ytlager. Det använda sambandet innebär, att vindströmmen avtar logaritmiskt med djupet närmast ytan för att längre ner avta som en Ekmanprofil. Oljan rör sig med en hastighet, som är proportionell mot vindens. Proportionalitetskoefficienten varierar med vindhastighet och oljans tjocklek. Strömmen vid ytan går i vindens riktning , medan den på större djup går något till höger om vinden. Den beräknade vindprofilen jämförs i rapporten med uppmätta strömvärden nära ytan.
Bakgrundsströmmen beräknas i en numerisk cirkulationsmodell för Östersjön. Modellen utgår ifrån lufttrycksfältet över Skandinavien. Den ur tryckfältet beräknade vinden sätter upp vattenståndsdifferenser i Östersjön och dessa driver bakgrundsströmmen. Den beräknade strömmen är ett medelvärde mellan 0 och 60 m. Jämförelser mellan beräknad och uppmätt bakgrundsström redovisas i rapporten.
Den horisontella turbulensen simuleras så, att oljefläcken utsätts för en slumpmässig spridning under transporten med vind- och bakgrundsström.
De tre strömelementen summeras i modellen och oljans väg beräknas. Oljefläcken antas bestå av ett stort antal "partiklar". Datorn håller reda på läget på varje partikel och kan vid valfri tidpunkt rita en kartbild över partikelmolnet, d.v.s. oljefläcken. Om olja når stranden, kommer i modellen partiklarna att läggas orörliga på kustlinjen, se figurer i kapitel 6. Driftprognosens längd är beroende på väderprognosens varaktighet. För närvarande ges vindprognoser för upp till 5 dygn, och arbete pågår med längre perioder.
För att möjliggöra en flexibel användning av modellen läser man in ingångsdata (t.ex. vindprognos, oljeklumparnas storlek) via datorterminal genom att vakthavande personal besvarar frågor, som automatiskt kommer upp på en bildskärm efter att modellen startats.
Genom det nu inledda arbetet har det skapats ett snabbt och lätt tillgängligt hjälpmedel för planering av bekämpningsinsatser mot drivande olja.
Abstract [en]
A model for the forecasting of oil drift has been developed at the SMHI. The model describes the pollution on the surface by treating it as a large nurnberof particles. These particles are transported by:-
- the surface current driven directly by the wind
- the background circulation driven by the inclination of the sealevel
- the turbulence of the sea
Usually the wind driven current is calculated by reducing the wind speed by a constant factor, the wind factor. Measurements show, however, that the windfactor varies with the state of the oil and also with the wind speed. An equation is derived where the velocity profile decreases logarithmically from the surface downwards and continuously transforms into an Ekman balance at a greater depth.
The background circulation; the currents driven by the inclination of the sea level, will be calculated by a separate vertically integrated model. The model gives the currents in the Baltic.
Every oil particle will also be exposed to a turbulent movement, which is calculated by random technics.
The velocity of each oil-particle can be written as
\V = \VT + \VB + \V' where
\VT, is the oil velocity depending on the wind, \VB is the backgroundcirculation and \V' is the turbulent oil movement.
It is important that this model be fast and easy to handle. At the same time, the results must be reliable and of good quality. The aim is to constantlyhave an effective "emergency forecasting program" ready to operate as soon as an accident occurs .
Place, publisher, year, edition, pages
1981. , p. 60
Series
RHO, Hydrology and Oceanography, ISSN 0347-7827 ; 29
Keywords [en]
Oil drift, numerical model, wind drift
National Category
Oceanography, Hydrology and Water Resources
Research subject
Hydrology; Oceanography
Identifiers
URN: urn:nbn:se:smhi:diva-5851OAI: oai:DiVA.org:smhi-5851DiVA, id: diva2:1463764
2020-09-032020-09-032020-09-03Bibliographically approved