EU FORELØPIG VUKI5ERTN5 AV METCSR6L6GI OG SPREDNINGSFORHOLD VED BRENNTANGEN I OSLOFJORDEN. B Sivertsen

Transkript

1 4*JØJHh» EU FORELØPIG VUKI5ERTN5 AV METCSR6L6GI OG SPREDNINGSFORHOLD VED BRENNTANGEN I OSLOFJORDEN B Sivertsen NORSK INSTITUTT FOR LUFTFORSKING 007 Kjeller

2

3

4 NI EU Teknink notat nr 6/7 EO : Dato :november 97 EN FORELØPIG VURDERING AV METEOROLOGI OG SPREDNINGSFOKHOLD VED BRENNTANGEN I OSLOFJORDEN B Sivertsen Fig tegnet av P Knoph NORSK INSTITUTT FOR LUFTFORSKNING Postboks IS, 007 KJELLER Norge

5

6 INMHOLD: Side. Innledning. Generelle trekk ved klimaet omkring Oslofjorden. Vindforholdene ved Bygge U. Vindfordeling ved flere stasjoner i Oslofjorden 5. Stipulert vindfordeling ved Brenntangen 6. Svake vinder og vindstille 7- Døgnlig variasjon av vindforholdene h 8. Stabilitetsforhold h y. Grunnlag for belastningsberegninger 5 Referanser 8

7 Fig, Fig. Fig* Fig. k Fig. 5 Fig. 6 Fig, 7 Fig, 8 Fig. 9 Framherskende vindretninger over Østlandet Vindroser for Rygge flyplass Vindroser for U stasjoner rundt Oslofjorden Vindfordeling på Rygge basert på data hver. time i 9^9 Stipulert vindfordeling på Br eimt angen. Middelvindstyrken for 969 på stasjoner i Oslofjorden fordelt på vindretninger Stipulert vindstyrke som funksjon av vindretningen på Brenntaogen (middel over året) Frekvens (i %) av vind svakere enn m/s fra forskjellige retninger (basert på Ryggedata 969) Frekvens av vindstille fordelt over året ved Rygge Fig. 0 DjzJgnlig variasjon av vind på Rygge i januar og juni 969

8 - -. INNLEDNING Spredningsforholdene er vesentlig bestemt av luftens termiske stabilitet og vindforholdene. I løpet av første halvår 97 er det satt igang måling av disse parametrene ved alternative byggesteder for atomkraftverk rundt Oslofjorden. For å gi et utsagn om spredningsforholdene ved Brenntangen, '^oreligger det imidlertid ennå for lite data fra denne måleserien. En ^iar derfor vasrt nødt til ut fra malinger ved Meteorologisk Institutts værs asjoner i området å stipulere vind- og stabilitetsforhold ved Brenntangen.. GENERELLE TREKK VED KLIMAET OMKRING OSLOFJORDEN Det Bom særpeger klimaet i dette området er dets monsunale karakter, med kalde nord-nordøstlige vinder om vinteren og milde sør-sørvestlige vinder om. sommeren. Bisse framherskende vindietninger er illustrert i fig.. De sørlige vindene om sommeren transporteres før de kommer inn over land, over en relativt kald vannflate. Dessuten intensiveres de om dagen på grunn av solgangsvinden, som kan bli ganske sterk utover ettermiddagen. VIND70RH0LDENE VED RYGGE Som grunnlag for vurdering av vindforholdene har en valgt å bruke data fra Rygge flystasjon, som siden 955 har hatt registrerende vindmåler av type Fuess 90. En har fått adgang til data for hver. time gjennom ett år, 9&9' Videre er vindfordelingen for dette år sammenlignet med vindfordelingen over 0 års-perioden , for årstidene vinter (des-feb.), vår (mars-mai), sommer {juni-aug,) og høst (sept.-nov.). Av fig. ser en at vindfordelingen i 969 avviker lite fra 0-årsmidlet. Det betyr at de data fra Rygge som er lagt til grunn for vurderingen av vindforholdene ved Brenntangen ikke er helt spesielle for året 969» men representerer en "normal" fordeling av vinden.

9 U. VINDFORDELIUG VED FLERE STASJONER I OSLOFJORDEN For å komme fram til en vi rid for de ling ved Brenntangen» har en valgt å foreta en kombinasjon av kontinuitetsbetraktninger og topografiske vurderinger. Kontinuitetsbetraktningen foretas på grunnlag av kjennskap til hvor ofte luftmassene transporteres ut eller inn Oslofjorden eller på tvers av denne, og denne transportfordelingens variasjon med årstidene. For å vite hvor representative våre utgangsdata fra Rygge kan være for vindfordelingen ved Brenntangen har en sett på "indfordelingen ved flere målestasjoner i Oslofjorden. Eksempel på dette er gitt i fig., der vindroser er plottet for h stasjoner; Ås, Jeløy, Slagentangen og Rygge, for juli og januar måned 96. En ser av figuren at omkring 6op av vinden blåser inn Oslofjorden i juli måned. For delingen av vind ut og inn fjorden varierer lite fra stasjon til stasjon. Det betyr at man cgså på Brenntangen må vente et totalbudsjett av vind inn og ut fjorden nært det man har v?d Rygge. Hyppigste vindretning er imidlertid dreia noe i forhold til hverandre på de forskjellige stasjonene, alt etter stasjonenes plassering i forhold til sjøen og lokal topografi i måleområdet. Disse effektene må også tas hensyn til ved angivelse av hyppigste vindretning ved Brenntangen. Vindfordelingen i januar måned ser ved første blikk noe mer ^omplisert ut enn i juli. Det kommer vesentlig av at vindfordelingen ved As avviker fra de andre stasjonene. Grunnen til dette er plasseringen av målestedet i Ås. Under høytrykksituasjoner om vinteren når det generelt er et kaldluftdrag fra innlandet på Østlandet ut mot Oslofjorden, er dette draget ved Ås dirigert av Oslogryta og Bunnefjorden. Trekken er derfor rettet mot det lavereliggende Oslo-området i nord, og kompenseres av vind ut Oslofjorden på vestsiden av Nesodden. På Brenntangen må en derfor vente en vindfordeling som ligner den ved Jel y og Rygge- De sistnevnte skiller seg lite fra hverandre. Vindretningen ved Brenntagnen tilpasses de lokale topografiske forhold og beliggenheten i forhold til Oslofjorden.

10 STIPULERT VINDFORDELING VED BRENNTANGEN Basert på vindfordelingen på Rygge gitt i fig.» og bruk av metodikken skissert i kapittel U, har en stipulert en vindfordeling ved Brenntangen for vinter, vår, sommer og nøst. Denne er gitt i fig. 5 som angir frekvens av vind fra forskjellige retninger gitt ved 0-graders-sektorer. Sn ser at de hyppigste vindene om sommeren blåser fra sør og sør-sørvest» mens Brenntangen domineres av vind fra nord og nord-nordvest om vinteren. I vår og høstmånedene er det en noe mer utjevnet vindfordeling, Ser en på vindstyrkefordelingen ved Rygge, varierer denne med retningen. Middelvindstyrken over året fordelt på retninger er plottet i fig. 6 for JelØy, Rygge og As. En ser at de sterkeste vindene forekommer ved vind fra sør-sørvest på alle stasjonene. Basert på disse data, samt eu vurdering av bakke frika j onen i forskjellige retninger fra Brenntangen har en angitt en vindstyrkefordeling ved forskjellige vindretninger i fig. 7. I middel opptrer de svakeste vindene når det blåser fra Øst til sørsørøst. Den største middelvindstyrken over året forekommer når det blåsar fra sørvest. Ser en på middelvindstyrkens variasjon over året er det ingen signifikant forskjell fra måned til måned. Tette gjelder også for ti-årsperioden (). 6. SVAKE VINDER OG VINDSTILLE Retningsfordelingen av vinder med styrke mindre enn m/s er gitt i fig. 8. Figuren visei at de svake vindene på Rygge vanligvis forekommer når det trekker fra nordlige retni'.ger. Om sommeren er særlig vinder fra øst og sørøst svake vinder. Generelt representeres de svake vindene ved luftmasser som transporteres over land før de kommer til målepunktet. Ser en. på fordelingen over året av forekomsten av vinder øvakere enn m/s er det ingen signifikant årlig variasjon. De enda svakere vinder, < 0,5 m/s, opptrer hyppigst i mars og i august måned. Det trekker da henholdsvis fra nord og fra øst-sørøst. Vindstille frekvens ens for-

11 - u - deling over året viser i fig. 9 at det i 969 forekom oftere vindstille i sommer os høstmånedene enn om vinteren og om våren. Sammenligner en denne fordelingen med resultatet fra malinger i ti-årsperioden (), synes ikke fordelingen i 969 å være "normal" for Eygge. I middel over ti-årsperioden forekommer det oftest vindstille i vintermånadene, minst på våren og forsomraeren. For & anslå en vindstillefrekvens ved Brenntangen har en benyttet den rcer "normale" fordeling av vindstille gitt ved ti-årsmidlet. 7. DØGNLIG VARIASJON AV VINDFORHOLDENE Vi har diskutert den årlige variasjon av vindforholdend men det er også verd å merke seg at det også eksisterer en veldefinert døgnlig syklus. I fig. 0 har en angitt frekvens av de to hyppigste vindretningene på Rygge fordelt over døgnet i januar og juni måned 969. I januar blåser det oftest fra nord-nordøst (NNE) gjennom hele døgnet. Det er liten døgnlig variasjon i -frekvensen av ljåda nordlige og sørlige vinder. Ser en derimot på vindforholdene i juni måned er det en meget karakteristisk døgnlig gang. Om natten og i de tidligste morgentimene er nordlige vinder dominerende. Mellom klokken 7 og kl. 0 om formiddagen skjer et omslag og etter kl. 0 er sør-sørvestlige vinder dominerende på Rygge. Dette gjentar seg i større eller mindre grad fra år til år, fra april/ mai måned og utover sommeren. Årsaken er solgangsbrisen som er et resultat av forskjellen i oppvarmingen over land og sjø. Effekten kan utnyttes i den senere sikkerhetsvurderingen ved kjernekraftverk. 8. STABILITETSFORHOLD Som grunnlag for vurdering av stabilitetsforholdene ved Brenntangen har en benyttet de aerologiske observasjonene som fra tid til annen ble utført ved det meteorologiske observatoriet på Ås i årene 9-9. Materialet fordeler seg på k6 oppstigninger i sommerhalvåret (maioktober) og i vinterhalvåret (nov.-april) hvorav de fleste observasjonene er tatt kl

12 - 5 - Materialet er fjrflgelig meget lite og refererer seg hovedbakelig til "godværsituasjoner" da bæreballongen kunne følges med teodolitt. Det strekker seg imidlertid over en 7~årsperiode og burde derfor gi visse holdepunkter for stabilitetsbetraktninger i vinter og sommerhalvaret. En har også benyttet erfaringen fra stabilitetsunderspjkelser i Oslo-området og ved Slagentangen. Den antatte frekvens av stabile situasjoner er fordelt over vindstyrkeklasser og vindstille for hver årstid. Vår definisjon av stabil luft er her når temperaturen er konstant eller jzfker med høyden i et sjikt av den laveste del av atmosfæren. Tabell. Antatt frekvens i % av stabil luft ved Brenntangen i forskjellige vindstyrkeklasser og for forskjellige årstider. Middelvindstyrke (m/s) Årstid 5 vindstille Vinter Vår Sommer h$ 5 0 lio HøBt Tabell viser at når det for eksempel om vinteren bjaser i vindstyrkeklassen med middelvindstyrke m/s, opptrer stabile situasjoner i 5? av tilfellene, 9. GRUNNLAG FOR BELASTNINGSBEREGNINGER For å beregne belastningen som resultat av utslipp av avgasser ved Brenntangen trenger en frekvens av vind fordelt, på retninger, vind-

13 - 6 - styrkeklasser og årstid. Dessuten må en kjenne fordelingen av stabilitetsforholdene. Med utgangspunkt i vinddata fra kapittel 5 og 6 har en utarbeidet tabell. Tabell. Stipulert frekvens av vind på Brenntangen i % for forskjellige vindstyrker (U), retninger (R) (N-E-S-W), og årstider (A). A -X N E I S W vindstille Vinter 5 5 k U T 9 7 Vår 5 6 k k 0 It U Sommer 5 0 h li It h 5 Høst 5 h 0 * Den gir frekvens i % av vin dforhol dene fordelt på 7 klasser for hver av de fire årstidene. Tabell sammenholdt med tabell om stabilitetsforholdene i kapittel 8 gir grunnlaget for belastningsberegningene rundt Brenntangen.

14 - 7 - Belastningen over årstiden i et sektorbegment fås ved å summere bidragene over alle vir_dklasser og stabilitetsklasser, anbkueliggjort ved fjzllgende uttrykk: B (R.x.A)» T(A). Z l D x(u, S). F^ (U). F^S) der B (R,x,A)» belastningen for en bebtemt retning (R), avstand (x) og årstid (A) T(A) = en tidsfaktor knyttet til enheten for dosen D (U,S) F_.(U) a M beregnet dose i avstand x, for vindstyrke (u) og stabilitet (S) frekvenb av vindbtyrfce (U) for gitt retning og årstid F (s) frekvens av stabilitet (S) for gitt retning og årstid Årsbelastningen i de forskjellige sektorelement finnes ved å summere over årstidene.

15 REFERANSER. T.W. JOHANNESSEN, "Monthly Frequencies of concurrent wind Forces and wind directions in Norway". Det Norske Met. Inst., Oslo i960.. DET NORSKE METEOROLOGISKE INSTITUTT, "Norsk Meteorologisk Arsbok T.W. JOHANNESSEN 8 L. MÅLAND, "Standard Normals 9-60 of Monthly wind summaries for Norway". Det Norske Meteorologiske Institutt, Oslo 969.

16 Sommermons un Vintermonsun Fig Framherskende vindretninger over Østlandet

17 Fig Vindroser for Rygge flyplass for vinter (des - feb), vår (mars - mai), Bommer (juni - aug) og høst (sept - nov), a) Data fra tiårsperioden (kl. 0.07,, 9). b) Data for 969 (kl. 0.0U, 07 )

18 VINDROSER JANUAR 96! VINDROSER JULI 969 i f f Brenntangen Sonsåsen Kart over Oslofjorden ' Temperaturmålinger 7" Temperaturdifferens Nestangen 4 Vardeåsen 5 Hurum V U M Vindmaling Røykbokaforsøk Meteorologiak Institutt'a vær stasjoner Fig Vindroser for U stasjoner rundt Oslofjorden

19 VINTER V*R SOMMER HØST Fig 4 Vindfordeling på Rygge basert på data hver time i 969. Fig 5 Stipulert vindfordeling på Brenntangen.

20 m/s,\ 4 W N Fig 6 Middelvindstyrken for 969 på stasjoner i Oslofjorden fordelt på vindretninger m/s W N Fig 7 Stipulert vindstyrke som funksjon av vindretningen på Brenntangen Cmiddel over året )

21 Fig 8 Frekvens Ci%) av vind svakere enn m/s fra forskellige retninger (basert på Ryggedata 969)

22 0- men XL 5f i JLilkMJ J F M A M J J A S O N D Fig 9 Frekvens av vindstille fordelt over året ved Rygge

23 / H klokken a) JANUAR 969 \ " " SSW b) JUNI 969 klokken Fig 0 Døgnlig variasjon av vind på Rygge i januar og juni 969.

24 -/ -69 STASJON RIGGE M.I. li lto IS iito li O-IO STILLS MIDL CO lt l.u -8/ -69 STASJON RYGGE M.I UO..lt IitO U * STILLE MIDL *.9 I6.I Ilt Il I / -69 STASJON RYGGE M.I.!t »0 9. h ' luo , lt STILLE MIDL Il * ' )

25 -0/ lt-69 li >» l!*0-l * STILLE MIDL Il -/ 5-69 li UO.9 9.li Il IIO-6O li Il * * SULLE MEDL 9. Il It li 0.0 U ll.l / * IUO-6O ITO-9O * STILLE MIDL * U *6.7 U *

26 -/ 7-69 ll MIDL 0- U !> I It lit H k.l 0- i STILLE / 8-69 h MIDL 0- I4O U I , k.l lit h. 0.0 it O-IO It k ll).7 STILLE / 9-69 ll MIDL - to ll UO-6O T.O llo.o Uo.o lt It l! STILLE

27 -/0-69 li 7 0 l6 9 MIDL 0- ItO U l.ll lit 0-l lt 9.lt ^ STILLE / MIDL 0- ItO It , Ilt I7O-9O >t STILLE. 0.0 <S.T /-69 h MIDL 0- ( lt lu0-l lt lt0 o.-o it 0.0. STILLE l.lt

28 DØGNMIDDEL Jan ( 6 0 TOT M/S M/S O.O M/S M/S M/S O.n OVER 0.0 M/S O.O O.O 0.0 P.O 0.0 o.oo.o o.n TOTAL ( STILLE. DØGNMIDDEL Feb no 0 60 TOT M/S M/S n. o M/S n.o O.O IB M/S fl r.o n.o M/S OVER 0.0 M/S o.n o.n TOTAL ' STILLE.6 DØGNMIDDEL Mars TOT M/S M/S M/S n.u M/S M/S o.o OVER 0.0 M/S o TOTAL STILLE 6.8 DØGNMIDDEL April TOT M/S n.s M/S M/S M/S. o M S ER 0.0 M/S n.u TOTAL STILLE. DØGNMIDDEL Mai TOT M/S M/S l.i l.b M/S M/ o.n M/S n.o 0.0 n.o o.o o.o OVER 0.0 M/S n.o TOTAL STILLE.8 DØGNMIDDEL Juni TOT. o.l -.0 M/S , M/S ! M/S P n.ri M/S n.o n.o M/S o.n 0.0 (i OVER 0.0 M/S TOTAL : L STILLE 7,6

29 Døgnmiddel Juli Total M/S M/S M/S M/S M/S OVER 0.0 M/S * TOTAL STILLE 6.0 Døgnmiddel Aug Total M/S M/S M/S M/S M/S OVEH 0.0 M/S TOTAL STILLE 8.7 Døgnmiddel Sept Total M/S M/S M/S M/S M/S OVER 0.0 M/S TOTAL STILLE 6. Døgnmiddel OKT Total M/S M/S M/S M/S M/S OVER 0.0 M/S TOTAL STILLE 7. Døgnmiddel NOV Total M/S M/S M/S M/S M/S OVER 0.0 M/S TOTAL STILLE 7. Døgnmiddel DES Total M/S M/S M/S M/S M/S OVER 0.0 M/S T0TAL STILLE.

30