SalMar AS. Strømmålinger Ersvikneset 5 m og 15 m, spredning og bunn. Akvaplan-niva AS Rapport:

Transkript

1 SalMar AS Strømmålinger Ersvikneset 5 m og 15 m, spredning og bunn 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 SalMar AS, Strømmålinger Ersvikneset, 5 meter og 15 meter, Spredning(31) og bunn(58) Forfatter(e) / Author(s) Jens Nilsen Akvaplan-niva rapport nr / report no Dato / Date Antall sider / No. of pages x + Vedlegg Distribusjon / Distribution Gjennom oppdragsgiver Oppdragsgiver / Client SalMar Nord Oppdragsg. referanse / Client s reference Lars F. Øvergaard Sammendrag / Summary Akvaplan-niva AS har gjennomført strømmålinger på lokalitet Ersvikneset i perioden Målerene var satt ut i posisjon N / Ø Det har vært mye bevegelse i riggen under måleperioden, og det er derfor knyttet usikkerheter til målingene på 5m og 15 m. Hovedfunn er oppsummert i tabell under: Dybde (m) Maks hastighet (cm/sek) Gjennomsnitt hastighet (cm/sek) Hovedretning vanntransport (grader) Temperatur gjennomsnitt (grader) , , ,4 11, , , , , ,3 Prosjektleder / Project manager Kvalitetssikring Jens Nilsen Per-Arne Emaus

4 2015 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.

5 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 INNLEDNING METODE Utsett og opptak av målere Plassering og dyp Beskrivelse av rigg Strømmålinger RESULTATER Strømmålinger Tidevannsstrøm Vindgenerert strøm Utbrudd av kyststrøm Datakvalitet LITTERATURLISTE VEDLEGG Strømmålinger m dyp m dyp m dyp m dyp SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

6 1 Innledning Akvaplan-niva har på oppdrag fra SalMar foretatt strømmålinger på lokalitet Ersvikneset kommune i Finnmark. Strømmålingene er utført for å tilfredsstille de krav som stilles i Fiskeridirektoratets søknadsskjema Akvakultur i Flytende anlegg ( ), samt de krav som stilles i NS 9415:2009 Krav til lokalitetsundersøkelse, risikoanalyse, utforming, dimensjonering, utførelse, montering og drift. Det sto ingen installasjoner i sjøen i det aktuelle området som kunne ha påvirket målingenes hastighet eller retning. Metodikk er i henhold til NS 9425 Del 1 Strømmåling i faste punkter og NS 9425 Oseanografi Del 2. Strømmålinger vha. ADCP. Skjema for strømmålinger som skal brukes i akkreditert arbeid: Henvisning Forutsetninger Status NS 9415: Posisjon for utsett er representativt for hele lokalitet OK NS 9415: Posisjon for antatt høyes strømhastighet på lokalitet OK NS 9415: Logging av strøm min hvert 10. minutt OK NS 9415: Tid, fart og retning er registret i hele perioden OK NS 9415: Måleperioden er på minimum 28 dager (en månefase) OK NYTEK Eksterne forhold som har påvirket målingene * APN Prosedyrer Prosedyre for strømmålere og strømmålinger er fulgt * *strømmålingene på 5m og 15m dyp har blitt vurdert som generelt unøyaktige, grunnet bevegelser i strømrigg på grunn av kraftig strøm Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 2

7 2 Metode 2.1 Utsett og opptak av målere Målerne er satt ut og tatt opp av personell fra Akvaplan-niva AS. 2.2 Plassering og dyp. Posisjon, måledyp, totalt dyp og intervall for målingene er angitt i Tabell 1. Tabell 1. Måledyp, posisjon, totalt dyp, målerperiode og intervall for strømmålingene. Måledyp Posisjon N Ø N Ø N Ø N Ø Dyp posisjon Dato måleserie Reell målerperiode 30 døgn 30 døgn 30 døgn 30 døgn Dato start - stopp Registreringsavbrudd Nei Nei Nei Nei Målerintervall 10 min 10 min 10 min 10 min Navigasjonssystem gps gps gps gps Bestemmelse av dyp Olex Olex Olex Olex 2.3 Beskrivelse av rigg Målerne ble satt ut på en rigg med målere på 5 og 15, og en for spredningsstrøm og bunnstrøm (vedlegg 6.2). 2.4 Strømmålinger Posisjon for strømmålinger vurderes som representativt for hele lokaliteten. Kvalitetssikring av data og framstilling av grafikk ble foretatt av Akvaplan-niva AS. Begge strømmålingene er utført samtidig i samme fortøyningsrigg. Under prosessering av strømmålingsdata, kan man se av resultatene at det generelt har vært mye bevegelse i riggen, som medfører at det foreligger usikkerheter knyttet til resultatene fra SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

8 strømmålingene. Under etterprosesseringen av måledata har mange målinger ikke gått gjennom kvalitetskontrollen.. Det har likevel blitt utført analyser, og ingen av disse målte data med stor grad av usikkerhet er fjernet fra dataserien (se kapittel Error! Reference source not found.). For å skille ut tidevannskomponenten av strømmen ble det foretatt en harmonisk analyse av strømmen. Strømhastigheten ble først midlet over ½-time for å fjerne målestøy fra tidsserien før analysen ble utført. Tidevannsestimatet og variansen til tidevann sammenlignet med variansen til totalstrømmen er beregnet fra perioden Resultatene fra den harmoniske analysen ble brukt til å reprodusere tidevannsbidraget i måleserien ved hjelp av en tidevannsmodell (Codiga, 2011). Totalstrømmen er midlet over ½- time før variansellipsene estimeres, slik at variansen for de to komponentene er estimert på samme grunnlag. Variansellipsene viser ett standardavvik av variansen til a) alle målingene og b) den reproduserte tidevannskomponenten. Varians forklart kan estimeres fra korrelasjonen (r) mellom totalstrøm og tidevannsstrøm og regnes ut fra formelen: Varians forklart = [korrelasjonskoeffesient(fart_tidevann, fart_totalstrom )] 2. Dette gir et mål på hvor mye av den totale variansen som kan forklares ved estimerte tidevannskomponenten. Det er viktig å notere seg at disse ellipsene ikke er en klassisk tidevannsellipse men en variansellipse av tidevannskomponenten til strømmen, og videre at tidevannet er estimert fra en modell og ikke faktiske målinger. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 4

9 3 Resultater 3.1 Strømmålinger Resultatene fra strømmåling på 5 meters dyp viser at hovedstrømsretning og massetransport av vann er definert mot Øst ( grader). Gjennomsnittlig strømhastighet er 12,9 cm/s. 4,4 % av målingen er > 30 cm/s, 17,2 % av målingene er > 20 cm/s, 57,8 % av målingene er > 10 cm/s, 37,2 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 4,8% av målingene er mellom 3 og 1 cm/s og 0,3 % av målingene er < 1cm/s. Resultatene fra strømmåling på 15 meters dyp viser at hovedstrømsretning og massetransport av vann er definert mot Øst ( grader). Gjennomsnittlig strømhastighet er 11,9 cm/s. 2,7 % av målingene er > 30 cm/s, 14,1 % av målingene er > 20 cm/s, 51,5 % av målingene er > 10 cm/s, 43,4 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 4,6 % av målingene er mellom 3 og 1 cm/s og 0,5 % av målingene er < 1cm/s. Resultatene fra strømmåling på 31 meters dyp viser at hovedstrømsretning og massetransport av vann er definert mot Øst ( grader). Gjennomsnittlig strømhastighet er 12 cm/s. 3,1 % av målingene er > 30 cm/s, 14,6 % av målingene er > 20 cm/s, 51,7 % av målingene er > 10 cm/s, 44,1 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 3,8 % av målingene er mellom 3 og 1 cm/s og 0,3% av målingene er < 1cm/s. Resultatene fra strømmåling på 58 meters dyp viser at hovedstrømsretning og massetransport av vann er definert mot Øst ( grader). Gjennomsnittlig strømhastighet er 11 cm/s. 1,9 % av målingene er > 30 cm/s, 10,6 % av målingene er > 20 cm/s, 46,1 % av målingene er > 10 cm/s, 47,8 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 5,3% av målingene er mellom 3 og 1 cm/s og 0,8 % av målingene er < 1cm/s. Maksimal strømhastighet i den målte perioden på 5 og 15 m var henholdsvis 55 og 57,4 cm/s, og på 31 meter og 58 meter var den henholdsvis 47,2 og 41,3 cm/s 3.2 Tidevannsstrøm I hovedsak er det meste av strøm i nordnorske fjorder styrt av tidevannsstrømmen. Men det varierer sterkt hvor store de sykliske endringene er innenfor gitt tidsperiode (en tidevannsperiode eller en månefase). Variansforklart for tidevann er et statistisk tall på hvor mye av den totale variansen i vannet som kan forklares ut fra tidevannet. Strømmålingene som er utført på lokaliteten viser at tidevannskomponenten ikke er den mest dominerende strømkomponenten, og den forklarte variansen for tidevann representerer henholdsvis 39 % og 41 % i Ø-V-retning, og 20 % og 20 % i N-S-retning av variabiliteten i strømmen på denne lokaliteten. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

10 Tabell 2 Varians forklart for tidevannskomponenten av varians i totalstrømmen (tall i prosent) Dyp Retning på 5 m 15 m strømkomponent Øst-Vest 39 % 41 % Nord-Sør 20 % 20 % Resultatene i Tabell 2 gjenspeiles i Figur 3, hvor man ser at ellipsen til tidevannet er forholdsvis liten sammenlignet med variansellipsen til totalstrømmen. Dette viser at tidevannet ikke er en dominerende faktor i strømbildet. Figur 1 Variansellipse for totalstrøm, tidevannsstrøm og reststrøm på 5 og 15 m. Variansellipsen viser størrelsen av ett standardavvik av variansen, både i retning og størrelse. Den blå kurven viser variansellipsen til totalstrømmen og den røde kurven viser variansellipsen til tidevannskomponenten av strømmen. Den sorte variansellipsen viser reststrømmen, dvs. den strømmen som ikke kan forklares av tidevannet. Resultatene er estimert fra strømdata for hele måleperioden.. Den grønne pilen viser nettostrøm. 3.3 Vindgenerert strøm Vindgenerert strøm vil i hovedsak gjøre seg gjeldende for resultater fra målinger på 5 meter da vindpåvirkning i vannsøylen avtar med dyp. For at strøm på 15 meter skal påvirkes nevneverdig er det nødvendig med sterk vind fra samme retning over lengre perioder. Dette ser man sjeldent inne i fjorder og kystnære strøk hvor anlegg er lokalisert. Det er hentet ut vinddata fra e- klima.no for Hammerfest lufthavn (Figur 4). Vindrosen viser at høyeste vindhastighet er registrert mot nord-øst Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 6

11 Figur 4. Vindrose for observasjoner gjort ved målestasjon Hammerfest i hele måleperioden. Figuren viser hastighet og hvilken retning vinden går mot. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

12 Figur 5 Normalisert vind- og strømhastighet i øst/vest retning og nord/sør retning. Vind- og strømretning er satt opp slik at de leses i samme retning. Vind og strøm går mot gitt retning. Figur 5 viser at strøm på 5 meter tidvis har sammenfallende retning som vinden. Det er større sammenheng mellom vind i nord/sør retning enn mot øst/vest. Lokaliteten ligger noe skjermet for vind mot vest-sørvest, men mer eksponert for vind mot nord. Samlet bilde av resultatene og vurdering av stasjonens plassering i forhold til lokalitet tilser at vind har hatt betydning for strøm i området i måleperioden. 3.4 Utbrudd av kyststrøm Kyststrømmen går i de dypere deler av vannsøylen og vises sjeldent på dyp opp mot 15 meter. Innblanding av kyststrøm kan sees som en plutselig endring i temperatur. Temperaturmålinger og strømmålinger (se vedlegg) viser ingen plutselige, kraftige hopp i løpet av måleperioden. Målingene som er gjort på 15m og dypere i vannsøylen viste en jevn reduksjon i temperaturen Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 8

13 fra ca 7 ºC til underkant av 6 ºC. Resultatene indikerer ingen kraftig og plutselige påvirkning på vannbevegelsene som kan tenkes å være forårsaket av kyststrømmen i løpet av måleperioden. 3.5 Datakvalitet Resultatene fra strømmålingene analyseres i et eget strømprogram, AdFontes. Normal prosedyre til Akvaplan-niva er at det gjennom AdFontes først utføres en grovrens hvor alle datapunkter fjernes fra dataserien som enten ligger utenfor faste kriterier anbefalt av produsent, eller når trykksensoren har stått på 2 m dyp eller grunnere (instrument ikke vært i vann). Data kvalitetssjekkes visuelt via AdFontes. Logg over renset data blir lagret hos Akvaplan-niva AS. Resultatene viser at strømmåler-riggene har vert eksponeringen overfor tidvis kraftig strøm, noe som har resultert i høy tilt i instrumentene på 5m og 15m dyp (spesielt 15 m), og generelt mye bevegelse i løpet av hvert måleintervall. Det er derfor stor usikkerhet angående målingene av makshastigheter. Dette gjelder spesielt for tidsserien for 15 m, fordi det da som regel har vært størst tilt ved høyest strømfart. Målinger på spredningsdyp og bunn er ok. I Tabell 4 er det gitt en oversikt over antall unøyaktige datapunkt som er inkludert i analysen. Dersom disse datapunkt hadde vært fjernet, ville dette gått på bekostning av registrering av maksimalstrøm. Derfor er disse valgt å inkluderes i analysen, selv om målingene er unøyaktige. Spesielt målingen på 15 m har mange målinger som ikke passerer kvalitetskontrollen for gode målinger. Resultatene som presenteres er direkte overført fra rådata. Det utføres ingen reduksjon av støy eller datakompresjon. Tidevannet er filtrert med ½-timers intervall. Kalibrering av målere er gjennomført iht. leverandørs anbefaling. Historikk over kalibrering lagres internt hos Akvaplan-niva AS. Instrumentbeskrivelse Strømmålingene er utført ved hjelp av Seaguard 4420 fra Aanderaa Instrumentbeskrivelse finnes i Tabell 3. Tabell 3. Instrumentbeskrivelse. Måledyp Type måler Aanderaa Aanderaa Aanderaa Aanderaa Modell Seaguard 4420 Seaguard 4420 Seaguard 4420 Seaguard 4420 Målerprinsipp Doppler Doppler Doppler Doppler Serienr Nøyaktighet ± 1 % ± 1 % ± 1 % ± 1 % Oppløsning 0,5 mm/s 0,5 mm/s 0,5 mm/s 0,5 mm/s Responsområde 0 8 m/s 0 8 m/s 0 8 m/s 0 8 m/s Varighet midlingsperiode Antall rådatamålinger 2,5 min 2,5 min 2,5 min 2,5 min SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

14 pr. aggregert dataverdi Modifikasjon Ingen Ingen Ingen Ingen Kalibrering APN-logg APN-logg APN-logg APN-logg Instrumentlogg APN-logg APN-logg APN-logg APN-logg Tabell 4 Oversikt over antall målinger fra måletidsseriene som ikke passerer kvalitetskontrollen for gode målinger. Måler Totalt antall målinger Målinger over tiltgrense (35 grader) Målinger utenfor single ping standardavvik (Strømfart) % Prosentandel unøyaktige målinger Merknad % Høy tilt ved høy strømfart Spredning ,4 % OK Bunn ,2 % OK Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 10

15 4 Litteraturliste Codiga, D.L. Unified Tidal Analysis and Prediction Using the UTide Matlab Functions (2011) Fiskeridirektoratet. Veileder søknadsutfylling Veileder for utfylling av søknadsskjema for tillatelse til akvakultur i flytende eller landbasert anlegg. NS Krav til lokalitetsundersøkelse, risikoanalyse, utforming, dimensjonering, utførelse, montering og drift. NS Oseanografi Del 1. Strømmålinger i faste punkter. NS Oseanografi Del 2. Strømmåling vha ADCP. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

16 Tabell Ta 5 Vedlegg 5.1 Strømmålinger m dyp Oppsummering resultater Ersvikneset 5 meter. Total vanntransport Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 12

17 Maksimal hastighet Strømstyrke og retningsfordeling. 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 innenfor hver enkelt sektor. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

18 Retning vs. tid Strømhastighet (tidsserieplott) Retningshistogram Strømstyrkehistogram Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 14

19 Temperatur Estimert tidevannsstrøm i nord/sør-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot sør. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Estimert tidevannsstrøm i øst/vest-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot vest. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Scatterplott for registreringer hastighet vs. retning SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

20 Tabell som viser antall målinger, maks hastighet, total vanntransport og daglig vanntransport i de ulike sektorene. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 16

21 m dyp Oppsummering resultater Ersvikneset 15 meter Total vanntransport SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

22 Maksimal hastighet Strømstyrke og retningsfordeling. 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 innenfor hver enkelt sektor. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 18

23 Retning vs. tid Strømhastighet (tidsserieplott) Retningshistogram Strømstyrkehistogram Temperatur SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

24 Estimert tidevannsstrøm i nord/sør-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot sør. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Estimert tidevannsstrøm i øst/vest-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot vest. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Scatterplott for registreringer hastighet vs. retning Tabell som viser antall målinger, maks hastighet, total vanntransport og daglig vanntransport i de ulike sektorene. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 20

25 SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

26 m dyp Oppsummering resultater Ersvikneset 31 meter Total vanntransport Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 22

27 Maksimal hastighet Strømstyrke og retningsfordeling. 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 innenfor hver enkelt sektor. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

28 Retning vs. tid Strømhastighet (tidsserieplott) Retningshistogram Strømstyrkehistogram Temperatur Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 24

29 Estimert tidevannsstrøm i nord/sør-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot sør. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Estimert tidevannsstrøm i øst/vest-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot vest. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Scatterplott for registreringer hastighet vs. retning Tabell som viser antall målinger, maks hastighet, total vanntransport og daglig vanntransport i de ulike sektorene. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

30 m dyp Oppsummering resultater Ersvikneset 58 meter Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 26

31 Total vanntransport SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

32 Maksimal hastighet Strømstyrke og retningsfordeling. 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 innenfor hver enkelt sektor. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 28

33 Retning vs. tid Strømhastighet (tidsserieplott) Retningshistogram Strømstyrkehistogram Temperatur SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

34 Estimert tidevannsstrøm i nord/sør-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot sør. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Estimert tidevannsstrøm i øst/vest-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot vest. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Scatterplott for registreringer hastighet vs. retning Tabell som viser antall målinger, maks hastighet, total vanntransport og daglig vanntransport i de ulike sektorene. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 30

35 Riggskjema SalMar Akvaplan-niva AS Rapport

36 Prosjekt: 8012 Lokalitet: Ersvikneset Posisjon: Tidspunkt utsett: Blåse Måler nr: 1451 Dyp: 5 meter Måler nr: 1452 Lodd Dyp: 15 Posedyp ca 30 m Spredningsstrøm Måler nr: 1494 Dyp: 42 meter bunn Måler nr: 1496 Dyp: 70meter Dyp: 70 meter Dregg m/kjetting Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 32