Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, 2013

Transkript

1 Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, 2013 Akvaplan-niva AS Rapport:

2 This page is intentionally left blank

3 Akvaplan-niva AS Rådgivning og forskning innen miljø og akvakultur Org.nr: NO MVA Framsenteret 9296 Tromsø Tlf: , Fax: Rapporttittel / Report title Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, 2013 Forfatter(e) / Author(s) Frank Gaardsted Akvaplan-niva rapport nr / report no Dato / Date Antall sider / No. of pages Distribusjon / Distribution Gjennom oppdragsgiver Oppdragsgiver / Client Rambøll AS Oppdragsg. referanse / Client s reference Tom Jahren Sammendrag / Summary Denne rapporten presenterer strømmålingsresultater fra området utenfor Snørvikneset ved Kamøyvær i Nordkapp kommune. Målingene ble utført i oktober/november Dypet på målepunktet var ca. 30 m, og det ble målt strøm gjennom hele vannsøylen ved hjelp av en profilerende strømmåler. Strømmen varierte lite med dypet, og middelstrømstyrken varierte fra minimum 5.8 cm/s til maksimum 6.5 cm/s. Maksimal strømstyrke ble registrert på samme tid på alle dyp og var høyest på 6 m dyp (32.2 cm/s) og svakest (23.3 cm/s) nærmest bunn på 26 m. Strøm opp mot maksimumsverdiene var imidlertid sjelden, og ca. 90 % av målingene registrerte strøm under 10 cm/s i alle måledyp. Nettostrømmen var rettet mot nord-øst, langs Store Kamøya, i alle dyp, og styrken på nettostrømmen var ca. 2 cm/s. Det var imidlertid stor variasjon i strømretning, og strøm i alle retningssektorer var forholdsvis vanlig i løpet av måleperioden. Strøm mot sør/sør-øst var minst vanlig. Målingene indikerer at strømbildet på lokaliteten ved Sørvikneset er forholdvis komplisert med nettostrøm i ulike retninger i ulike perioder. Prosjektleder / Project manager Kvalitetskontroll / Quality control Frank Gaardsted Øyvind Leikvin 2014 Akvaplan-niva AS. Rapporten kan kun kopieres i sin helhet. Kopiering av deler av rapporten (tekstutsnitt, figurer, tabeller, konklusjoner, osv.) eller gjengivelse på annen måte, er kun tillatt etter skriftlig samtykke fra Akvaplan-niva AS.

4

5 INNHOLDSFORTEGNELSE FORORD INNLEDNING METODIKK Instrument og målemetode Dataanalyse og visualisering RESULTATER Strømstyrke Strømretning Tidevannsstrøm og reststrøm DISKUSJON REFERANSER APPENDIKS Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, Akvaplan-niva AS Rapport

6 Forord Kystverket har engasjert Rambøll AS til å utføre strømmålinger ved Kamøyvær i Finnmark. I Rambølls oppdrag for Kystverket er Akvaplan-niva AS leverandør av oseanografiske tjenester og har derfor gjennomført arbeidet som presenteres i denne rapporten. Undersøkelsene er gjennomført i forbindelse med planlegging av mulig fremtidig deponering av mudringsmasser i området. Følgende personer har deltatt i arbeidet: Frank Gaardsted Akvaplan-niva Prosjektleder, dataanalyse, rapportering Øyvind Leikvin Akvaplan-niva Utsetting av strømmåler Eirik Varmedal Fisker Båtfører, utsetting/ opphenting av strømmåler Egil Arne Jørgensen Fisker Båtfører, utsetting/ opphenting av strømmåler Tromsø, Frank Gaardsted Prosjektleder Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 2

7 1 Innledning I dette prosjektet er det målt strøm ved Kamøyvær i Nordkapp kommune (Figur 1). Riggen med instrumentet var plassert nordøst for Snørvikneset og sør for Store Kamøya i den sørøstlige enden av Østersundet. Instrumentet stod på ca. 30 m dyp, to meter over bunnen (Figur 2). Bunndypet varierer mye i området. Det blir langsomt dypere ut mot Kamøyfjorden i øst, mens dybden minker inn mot Store Kamøya i nord og mot Snørvikneset i sørvest. Målelokaliteten har åpen forbindelse til Kamøyvær og Vestersundet gjennom Østersundet. I denne rapporten presenteres det resultater fra én måned med måledata. Dette gir et inntrykk av strømbildet i området, men det er viktig å huske på det kan forekomme store variasjoner og at strømmen på et gitt tidspunkt kan avvike betydelig fra resultatene som presenteres her. Figur 1. Oversiktskart. Krysset markerer posisjonen til strømmåleren. Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, Akvaplan-niva AS Rapport

8 2 Metodikk 2.1 Instrument og målemetode I dette prosjektet ble det brukt en RDCP 600 (Aanderaa Data Instruments AS) for innsamling av strømdata. Måleren ble satt ut og tatt opp Ved hjelp av akustiske signaler og doppler effekten, er måleren i stand til å måle strøm i hele vannsøylen ovenfor instrumentet. I dette tilfellet ble det målt hastighet hvert 10. minutt i sju vannlag i vannsøylen. Data fra følgende dyp ble samlet inn: 6 m, 10 m, 14 m, 18 m, 22 m og 26 m. I tillegg til strøm, ble det også målt trykk og temperatur. Disse sensorene var plassert på selve instrumentet og målte kun på instrumentdypet, dvs. ca. 30 m. Lengdegrad Breddegrad Måleperiode Dybde på målepunkt Måleinstrument Måledyp - strøm Andre sensorer Sampling intervall Ca. 32 m RDCP 600 (Aanderaa Data Instruments AS) 6 m, 10 m, 14 m, 18, m, 22 m, 26 m Trykk og temperatur 10 min Figur 2. Riggskisse. Svarte firkanter er lodd, røde og gule sirkler er blåser/ flytekuler. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 4

9 2.2 Dataanalyse og visualisering Strøm varierer både i styrke og retning over tid, og det kan derfor være vanskelig å illustrere alle trekk ved strømbildet i én figur. I kapittel 3 presenteres et utvalg figurer for å oppsummere hovedtrekkene ved måleresultatene. Noen andre måter å visualisere dataene på er inkludert i Appendiks 1. Som nevnt ovenfor kan variasjonen i strøm skyldes en rekke faktorer som for eksempel vind og ferskvannstilførsel. For å studere disse prosessene i detalj kreves en betydelig mer omfattende undersøkelse enn det som er gjennomført her. Tidevannsstrømmer er imidlertid et regelmessig fenomen som ofte kan estimeres basert på strømmålinger alene, gitt at måleserien er lang nok. I dette prosjektet ble det målt strøm i litt over en måned, noe som er tilstrekkelig for en brukbar analyse. Ettersom periodene til de ulike komponentene av tidevannet er kjente, kan man søke systematisk etter dem i måleserien og dermed estimere tidevannets bidrag til variabiliteten i det totale strømbildet. Den vanligste teknikken for å gjøre dette kalles harmonisk analyse. Den harmoniske analysen i denne studien ble utført med programvaren MATLAB og programpakken T-Tide (Pawlowicz et al., 2009). Tidevannsstrømmer i forholdvis grunne områder varierer ofte lite med dypet (barotrop strøm) og tidevannsanalysen er derfor utført for den vertikale gjennomsnittstrømmen, og ikke for hver dybde. Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, Akvaplan-niva AS Rapport

10 3 Resultater 3.1 Strømstyrke Strømstyrke uavhengig av retning er vist i Figur 3. Strømmen varierte lite med dypet og middelstrømstyrken varierte fra minimum 5.8 cm/s til maksimum 6.5 cm/s. Maksimal strømstyrke ble registrert på samme tid på alle dyp og var høyest på 6 m dyp (32.2 cm/s) og svakest nærmest bunn på 26 m der maksimumsstrøm på 23.3 cm/s ble målt. Strøm opp mot maksimumsverdiene var imidlertid sjelden og ca. 90 % av målingene registrerte strøm under 10 cm/s i alle måledyp (Figur 4). 3.2 Strømretning Retningsfordelingen til strømmen er vist i Figur 5. Det uniforme bildet med lite variasjon med dypet er tydelig også her. Nettostrømmen var rettet mot nord-øst, langs Store Kamøya i alle dyp og styrken på nettostrømmen var ca. 2 cm/s. Det var imidlertid stor variasjon i strømretning, og strøm i alle retningssektorer var forholdsvis vanlig. Strøm mot sør/sør-øst var minst vanlig i måleperioden. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 6

11 Figur 3. Strømstyrke uavhengig av retning på alle måledyp. Middelverdien ± standardavvik, samt maksimumsstrøm er gitt over hver figur. Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, Akvaplan-niva AS Rapport

12 Figur 4. Prosentvis kumulativ fordeling av strømstyrke. Stiplet rød linje markerer 50 % grensen (50 % av strømmålingene var lavere enn denne verdien). Stiplet blå linje markerer 90 % grensen. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 8

13 Figur 5. Retningsfordeling og nettostrøm. Totallengden på sektorene indikerer andel målinger(%) i respektive retninger i løpet av måleperioden. Lengden på hvert fargesegment i hver sektor bestemmer videre den relative andelen av målinger med korresponderende strømstyrke (se fargeskala). For eksempel, jo mer blå farge i en sektor, desto mer strøm med styrke 3 cm/s 6 cm/s i den retningen. Den hvite pilen viser styrken og retningen på nettostrømmen, skalert mot en 1 cm/s-pil nede til venstre i figurvinduene. Bakgrunnsfargene illustrerer batymetrien med bunnkonturer i området. Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, Akvaplan-niva AS Rapport

14 3.3 Tidevannsstrøm og reststrøm For å skille ut tidevannskomponenten av strømmen ble det foretatt en harmonisk analyse av den vertikale gjennomsnittsstrømmen. Den målte trykkvariasjonen og resultatet av tidevannsanalysen er vist i Figur 6. Den øverste kurven i Figur 6 viser variasjonen i trykket (middelverdien er trukket fra) som målt på instrumentet. Trykket bestemmes i hovedsak av tyngden av vannet over måleinstrumentet, og ettersom vannstanden fortrinnsvis varierer med tidevannet, gir trykkmålingene en god indikasjon på tidevannsvariasjon i området. Tidevannssignalet i trykkmålingene var tydelig med flo og fjære ca. to ganger per dag (halvdaglig), i tillegg til en halvmånedlig variasjon i amplitude. Dette er et vanlig variasjonsmønster i Nord-Norge. Det var også en tidevannskomponent i strømmen på lokaliteten (rød kurve). Denne reflekterer variasjonsmønsteret i trykkmålingene med både halvdaglige og halvmånedlige svingninger. Maksimal tidevannsstrømstyrke var 4.4 cm/s og gjennomsnittlig tidevannsstrømstyrke var 2.1 cm/s. Reststrømmen i måleperioden var svært variabel. Det var høy variabilitet på kort tidsskala, men også variabilitet på lengre tidsskala med forholdsvis stabil strøm i hovedsakelig én retning i flere dager, etterfulgt av stabil strøm over tid i en annen retning. Strømmen i østlig retning var for eksempel i gjennomsnitt negativ (mot vest) første uke av måleperioden og positiv (mot øst) siste uke av måleperioden (se også Figur 7 i Appendiks 1, der dette også er tydelig). Maksimum strømstyrke var forbundet med korte perioder med sterk strøm mot sør/sør-øst. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 10

15 Figur 6. Trykkvariasjon (øverst) og estimert tidevannsstrøm og reststrøm(midten og nederst). Tidevannsanalysen er basert på vertikal gjennomsnittsstrøm og er dekomponert i strøm mot øst (midten)og strøm mot nord (nederst). Negative verdier indikerer strøm mot vest og sør. Den røde kurven viser estimert tidevannsstrøm, og den blå kurven viser reststrømmen. Den totale strømmen er summen av tidevannsstrømmen og reststrømmen. Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, Akvaplan-niva AS Rapport

16 4 Diskusjon I dette prosjektet er det målt strøm på ett punkt i én måned. Dette er nok til å gi et inntrykk av strømbildet på lokaliteten, men det er i utgangspunktet vanskelig å bruke disse resultatene til å vurdere variasjoner i andre perioder og på andre posisjoner enn målepunktet. En rekke faktorer er med på å bestemme strømbildet i et område. Strømmen på et gitt sted vil til enhver tid påvirkes av ulike drivkrefter der noen opptrer regelmessig mens andre er uregelmessige. Strømmer påvirkes blant annet av vannstandsvariasjoner på grunn av tidevann, ferskvannstilførsel, vind, topografi, og potensielt også storskala sirkulasjon i det større området som fjorden er en del av. Sirkulasjonen i kystnære områder kan derfor være komplisert og ofte svært variabel, både i tid og rom. En viktig bestemmende faktor for et områdes dynamikk er topografien. Sterkest strøm finnes ofte i trange sund og i områder med sterkt skrånende bunn. Strømmen langs sør-øst siden av Store Kamøya vil i hovedsak sannsynligvis følge topografien og være rettet langs øya (nordøst/sør-vest). Strømmen i Østersundet vil gå på langs gjennom sundet (nord-vest/sør-øst), og strømmen langs fastlandet sør for Snørvikneset vil trolig følge fastlandet med en sterkere nord-sør komponent enn i Østersundet. Måleresultatene i denne rapporten indikerer at strømbildet på lokaliteten ved Sørvikneset er forholdvis komplisert med nettostrøm i ulike retninger i ulike perioder. Dette skyldes sannsynligvis at lokaliteten befinner seg i et grenseområde der strøm med ulik hovedstrømretning møtes. Det er også åpne forbindelser til havet mot vest gjennom Østersundet i tillegg til direkte mot nord-øst. Lokale drivkrefter vil alltid påvirke sirkulasjonen, men i dette tilfellet er situasjonen på et gitt tidspunkt sannsynligvis også svært avhengig av det storskala vær- og sirkulasjonsbildet i et større område rundt lokaliteten. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 12

17 5 Referanser Pawlowicz, R., B. Beardsley, and S. Lentz, "Classical Tidal "Harmonic Analysis Including Error Estimates in MATLAB using t_tide", Computers and Geosciences, 28, (2002). Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, Akvaplan-niva AS Rapport

18 Appendiks 1 Figur 7. Progressive vektor-diagram. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 14

19 Figur 8. Histogram med retningsfordeling. Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, Akvaplan-niva AS Rapport

20 Figur 9. Histogram med fordeling av strømstyrke. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 16

21 Figur 10. Temperatur i måleperioden. Temeratursensoren var montert på instrumentet og målte på ca. 30 m dyp. Figur 11. Vertikalprofiler av temperatur, saltholdighet, tetthet og oksygenkonsentrasjon. Målingene ble utført ved utsetting av strømmålerriggen Resultater fra strømmålinger ved Kamøyvær, Nordkapp kommune, Akvaplan-niva AS Rapport