Grunnleggende værvarsling

Transkript

1 Offshore værvarsler

2 Introduksjon StormGeo er et internasjonalt selskap som leverer værtjenester til kunder over hele verden. Vi har hovedkontor i Bergen, i tillegg har vi kontor i Stockholm, København, Aberdeen, Baku, Houston og skal til å bygge opp kontor i Brasil Rio de Janeiro. Selskapet ble grunnlagt i 1997 av meteorolog og tv-presentør Siri Kalvig i sammarbeid med TV2. De første kundene var TV2 og VG, senere fikk vi energimeglere som brukte skreddersydde værvarsel for å ta viktige markedsbeslutninger. I 1998 produserte StormGeo sin første værtjeneste for den voksende vannkraftindustrien, og samme år ekspanderte vi inn i olje og gass markedet som er svært avhengige av presise værvarsel for å sikre trygge operasjoner og minimere kostnader. Fra den spede begynnelsen i 1998 har StormGeo blitt en stor leverandør av værtjenester til olje og gass markedet og i dag er dette vårt viktigste kundesegment. Våre største kunder er Statoil og Shell (UK). Vi er bemannet 24/7 365 dager i året for å betjene våre kunder til enhver tid og er det største kommersielle værselskap i Europa. 2

3 Innhold Introduksjon... 2 Grunnleggende værvarsling... 4 Produksjonssystem... 5 Bølger... 6 Varslingsutfordringer... 8 Værportal... 9 Ekstremvær Polare lavtrykk On site meteorolog

4 Grunnleggende værvarsling Moderne værvarsling er basert på observasjoner fra manuelle stasjoner, automat stasjoner, til dels radarer og ikke minst satellitter. Disse observasjonene blir implementer i en værmodell, som er basert på matematikk, fysiske lover og dynamikk, og danner en diagnose av atmosfæren, en starttilstand. Ved hjelp av svært kraftige datamaskiner vil så værmodellene regne ut værprognoser - modellvarsel for vind, bølger, nedbør, temperatur osv. Meteorologen sin oppgave blir deretter å vurdere modellvarslene. Er observasjoner og modell i samsvar? Hvirker modellvarslene rimelige? Er de ulike modellene enige elller uenige. StormGeo kjøper tilgang til den beste globale værmodellen den som verifiserer best. Denne er laget av forskere på European Center for Medium Range Weather Forecast i Reading i England. EC-modellen gir oppdaterte prognoser to ganger i døgnet, morgen og kveld. Oppløsningen i EC-modellen er 16 km, det vil si at den regner ut meteorologiske parameter for hver 16 km 16 km mellom gitterpunktene i modellen. Vi kjører lokalt i Bergen en annen værmodell WRF på begrenset områder. Denne har en oppløsning på helt ned i 1 km! God oppløsning har større betydning onshore enn offshore fordi en får en bedre beskrivelse av topografien. Det har vist seg at i værvarslene blir bedre med 1 km oppløsning blant annet ved Bautino, et sted ved det Kaspiske hav i Kasakhstan. Skjematisk fremstilling av grunnleggende værvarsling i dag 4

5 Produksjonssystem Produksjonsystemet for værvarsel inkludert offshore varsel i StormGeo blir kallet FPS Forecasting Production System. Modellprognoser går inn i en database Weather on Demand (WOD), går en inn på storm.no og søker på været i Sydney er det fra denne databasen varselet blir hentet. Dette er råvarsel fra modell som meteorolog ikke har vurdert. En del varsel, blant annet offshorevarslene går videre til en korreksjonsdatabase. Før varslene kommer hit kan de bli påført en automatisk korreksjon dersom det er hensiktsmessig. Ved hjelp av meteorologenes arbeidsverktøy Forecast Editor får vil tilgang til varslene i korreksjonsdatabasen og kan gjøre våre endringer før varslende blir distribuert til kundene. Skjematisk fremstilling av produksjonssystemet for meteorolog korrigerte varsel. 5

6 Bølger Vi har to typer bølger i havet, vindbølger og dønningsbølger. Vindbølger er laget av lokal vind og har vanligvis forholdsvis kort periode og er krappe. Dønninger over et område er laget av storstilte lavtrykksystemer ofte langt vekke fra området, de er lange og har lang periode som oftest de mest signifikante bølgene for offshoreindustrien. En bølgemodell har ingen bølger. Men den har kontroll på energimengdene i havet hvor store bølgene kan bli. Den har også kontroll på retningen energien kommer fra, frekvensen til energien hvordan bølgene fordeler seg mellom lange og korte. Dette kalles et komplett bølgespekter. Bølgefeltet på havet er ofte komplekst med flere dønningsfelt i tillegg til vindsjøen. Bølgespekteret viser hvor de ulike dønningsfeltene kommer fra og hvilke perioder de har. I spekteret over angir fargen energiinnholdet, til kraftigere rødfarge til mer energi mot denne retningen. De ulike sirklene angir perioden på bølgene. Slik ser en at en har to dønningsfelt, et som går mot øst med en periode i overkant av 10s og et annet dønningsfelt mot nord som er noe svakere og har ein periode på ca. 8s. Vinden blåser fra sørvest slik at vindsjøen går mot nordøst som indikert med blå farage. I tabellen under spekteret er ulike bølgeparametere angitt. Til å vurdere usikkerheten i bølgevarslene bruker meteorologene Ensemble Prediction System EPS og EPS-plott. Det er slik ECMWF i tillegg til å kjøre to hovedprognoser i døgnet også kjører 51 ensemble kjøringer to ganger i døgnet. Ensemble kjøringene har dårligere oppløsning enn hovedkjøringene. Og det er også slik at for 50 av disse er 6

7 starttilstanden litt endret. Det kan for eksempel være at temperatur og vindforhold er litt endret. Den 51 kjøringen kontroll kjøringen har akkurat samme starttilstand som hovedkjøringen, det er bare oppløsningen som er endret. Dersom disse 51 kjøringene avviker lite fra hovedkjøringen så vet en at prognosene er sikkre, mens til større avvik til usikrere er prognosene. Den blå kurven er den deterministiske hovedkjøringen, den røde kurven er kontrollkjøringen og den grønne kurven er gjennomsnittet av alle 50 ensemble kjøringene. I boksplotta ligger 50% av ensemblevarslene innenfor den bredeste rektangelet, 15% i de smalere og 10 % i strekene. Som en ser er de ulike varslene enige i starten av prognosen, mens usikkerheten øker utover. Men for eksempel ser varslene mer usikre ut fra fredag til søndag enn mandag i dette tilfelle. Meteorologen kan gå inn i en tabell å se hvor mange av ensemblekjøringene som gir bølghøyder over et gitt kriterie for en bestemt lokasjon og tidsperiode og bruke dette som beslutnigsstøtte til å anslå sannsynligheten for et værvindu. 7

8 Varslingsutfordringer I vårt varslingsverktøy for offshore varsel har vi tilgang til EC-hovedkjøring, ensemble prognoser, global værmodell fra USA og prognoser som vi kjører i Bergen. Således får vi fort oversikt over når værmodellene spriker. Da blir det en utfordring å bestemme seg for hva en skal varsle. Først må en finne ut grunnen til at modellene er uenige, deretter må en bestemme seg for hvilken modell som en tror på eller i det minste tror mest på. Hvis det er store sprik etter bare timer ut i prognosen må en se på om de ulike modellene samsvare med observasjoner i nåtid. Det er viktig å justere confidence i varslene ned til Medium eller Lav i en slik situasjon og forklare i teksten hvorfor varslene er usikre. Modellene spriker hva skal meteoroloogen varsle? 8

9 Værportal En offshore værportal består i hovedsak av tekst, tabell og plott. Teksten består igjen av tre deler. En synoptisk situasjon som beskriver lavtrykk og høytrykkpasseringer i øyeblikket, en beskrivelse av været sin utvikling neste fem døgn og en detaljtekst som begrunner confidence neste 48 timer viss den ikke er høy og om det er ventet nedbør, dis, tåke, torden neste 12 timer. I tabellen finner en varslet confidence, vind og sjø. Middelvind og vindkast i 10m og 50m, vindkast og vind i 50m er en faktor ( ) av vind i 10m. For bølger finner en signifikant bølgehøyde (Hs) for totalsjøen, maks bølgehøyde for totalsjøen, maks bølgehøyde kan variere, men er satt til en faktor på 1,7 av signifikant sjø som er en middelverdi, peak periode (Tp), og midlere bølgeperiode til totalsjøen. Videre finner en midlere retning, hs og periode til vindsjø og dønningsjø. Til slutt finnen en temperatur og sikt. Under beskrivelsen av de ulike parametrene er det en tom boks hvor en kan skrive inn enn verdi, for eksempel 3,5 m Hs og så får en merket rød alle tidspunkt hvor Hs er over dette kriteriet. Dette er en fin måte å få fram muligheten for værvindu. I plottene finner en den samme informasjon som i tabellene Ved å legge inn 15 m/s og 3,5 m som værkriterier i boksene under ws10 og Hs Total Sea kan en enkelt se når varselet er under dette kriteriet.. 9

10 Ekstremvær Ekstremvær på våre breddegrader blir skapt av den store temperaturforskjellen mellom ekvator og arktis. Den varme lufta fra sør strømmer nordover og møter den kalde lufta fra arktis som strømmer sørover, området der disse luftmassene møtes varierer og vi sier at her går polarfronten. Det er her de sterkeste lavtrykkene blir dannet. Det sterkeste lavtrykket i nyere tid er det som førte til nyttårsorkanen på Vestlandet 1. januar Nyttårsorkanen på vei inn mot Nordvestlandet kl januar Statfjord målte vindkast opp i 75 m/s! Foto: Met.no De høyeste bølgene blir generert av stormsystemer som beveger seg omtrent med samme hastighet som fasehastigheten til bølgene. Sjøen kan bli svært høy viss fetchen (distansen bølgene kan bygge seg opp på) er lang i disse tilfellene. I januar 2006 traff et slikt lavtrykk Haltenbanken. Et stormsenter bygde seg opp vest for Irland og gikk mot Haltenbanken, det blåste storm på sørsiden av lavtrykket og Hs på Haltenbanken ble målt opp til 13-14m! 10

11 Polare lavtrykk Polare lavtrykk er nordlige breddegrader sitt svar på tropiske sykloner. Akkurat som tropiske sykloner, henter polare lavtrykk energien sin fra havet. Når svært kald luft fra Arktis strømmer sørover Barentshavet og Norskehavet vil havoverflata være svært varm i forhold til luftmassene over. Atmosfæren blir svært instabil og den forholdsvis varme fuktige lufta over havet vil stige og frigjøre energi som kan gi seg uttrykk i et polart lavtrykk. Polare lavtrykk var tidligere svært vanskelig å varsle på grunn av manglende observasjoner i nordlige farvann. De utvikler seg på en liten horisontal skala, og tidligere når modellene hadde dårlig oppløysing var de dermed vanskelig å fange de opp. Typisk vær forbundet med polare lavtrykk er kraftige byger, torden og vind opp i sterk kuling/liten storm kraftige vindkast. Som følge av kraftfullt vær og manglende varslingskvalitet har meteorologene vinterstid hatt stort fokus på potensialet for utvikling av disse lavtrykkene. Heldigvis har utviklingen i meteorologien de siste årene med stadig bedre observasjoner fra satellitter og bedre oppløsning i værmodellene gjort til at varslingen av polare lavtrykk i dag er mye bedre. Polart lavtrykk like sør for Lofoten 15. mars Polare lavtrykk blir stort sett bra varslet innenfor 12-24t og fanget opp innen 36 t. Men det er fortsatt usikkerhet knyttet til nøyaktig plassering og intensitet på disse lavtrykkene. 11

12 On site meteorolog Ved særlig værsensitive operasjoner hender det at kunder bestiller on site meteorolog. Ved å være tilstede lokalt kan meteorologen være tilstede på alle relevante møter og gi fyldig og forklarende presentasjon av værmeldingene. Meteorologen har bare et område å konsentrere seg om, og har hele tiden tilgang til observasjoner. Det er også en ekstra trygghet for de ansvarlige, for eksempel tow master som hele tiden kan kontakte meteorologen som har 100% fokus på været knyttet til denne operasjonen. En kan selvsagt bestille utfyllende tjenester fra Bergen. Det er mulig å få daglig telefonmøte og daglig dokument som vurderer mulighetene for værvindu, men vakthavende offshore meteorolog har selvsagt ikke mulighet til å fokusere så mye på en operasjon som en on site meteorolog. Jack up riggen West Epsilon skulle frakobles Huldra og slepes til Ølen i august Dette var en svært værsensitiv operasjon.under frakoplingen var følgende værkriterier: dønning Hs under 1 m, peak periode under 7s, og middelvind i 10m ikke over 15kt.On site meteorolog var med på denne operasjonen. StormGeo Roar Teigen Meteorologist (work) (mobile) 12