FORFATTER(E) Øistein Johansen og Bård Brørs OPPDRAGSGIVER(E) Norconsult AS GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG

Transkript

1 SINTEF RAPPORT TITTEL SINTEF Materialer og kjemi Kirkenes beregning av akuttutslipp ved omlasting av olje Postadresse: 7465 Trondheim Besøksadresse: Brattørkaia 17B, 4. etg. Telefon: Telefaks: Foretaksregisteret: NO MVA FORFATTER(E) Øistein Johansen og Bård Brørs OPPDRAGSGIVER(E) Norconsult AS RAPPORTNR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. STF80MK F06362 Fortrolig Geir Lenes GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG Fortrolig ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) Sluttrapport_Kirkenes omlasting.doc Øistein Johansen Kjell Skognes ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) SAMMENDRAG for Tore Aunaas, Forskningssjef Denne rapporten er utarbeidet på oppdrag fra Norconsult AS i forbindelse med at Sør-Varanger kommune utreder mulighetene for å regulere et område i Bøkfjorden og Korsfjorden for FSO- og STS-omlastning av olje og kondensat. FSO står for Floating Storage and Offloading Unit, STS står for Ship-To-Ship. Beregningene av drift og spredning av olje som er presentert i den foreliggende rapporten, skal tjene som et underlag for en konsekvensutredning av slike tiltak. Resultatene av spredningsberegningene viser at overflateolje fra utslipp fra lokaliteter som ligger inne i Korsfjorden kan komme til å oppholde seg lenge i fjorden, mens olje fra utslipp i Bøkfjorden forventes å drive relativt raskt ut av fjordsystemet. Beregningene viser også at oljen ikke forventes å nå inn til naturreservatet ved Munkefjorden og utløpet av Neidenelva fra noen av utslippene. Strømmen som settes opp av flomvannet fra Neiden elva forventes å skjerme disse områdene mot inndrift av olje fra Korsfjorden. Eksponering av smolt er undersøkt ved å beregne drift av smolt som kommer ut i fjordsystemet fra Neidenelva og Pasvikelva samtidig med oljedrift fra de alternative FSO og STS-lokalitetene. Resultatene tyder på at noen av de alternative lokalitetene vil gi betydelig større risiko for skade på smolten enn andre: Dersom hensynet til mulige skader på smolten er avgjørende, bør således lokaliteten STS alternativ 1 være å foretrekke av de to alternative lokalitetene for skip-til-skip operasjoner. Tilsvarende vil en finne at lokaliteten FSO alternativ 4 bør være å foretrekke av de fire alternative FSO-lokalitetene. STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 Miljø Environment GRUPPE 2 Oljetransport Petroleum transport EGENVALGTE Oljedriftmodellering Oil drift modelling

2 Side 2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 INNLEDNING NUMERISK STRØMMODELL Modellbeskrivelse Modellområde Vær og drivkrefter Resultater UTSLIPPSBEREGNINGER Oljedrift Eksponering av Neiden og Munkefjorden naturreservat Eksponering av smolt Statistiske oljedriftberegninger OPPSUMMERING OG KONKLUSJONER Strømberegninger Oljedriftberegninger Eksponering av miljøfølsomme områder Eksponering av smolt REFERANSER...34

3 Side 3 1 INNLEDNING Denne rapporten er utarbeidet på oppdrag fra Norconsult As i forbindelse med at Sør-Varanger kommune utreder mulighetene for å regulere et område i Bøkfjorden og Korsfjorden for FSOog STS-omlastning av olje og kondensat. FSO står for Floating Storage and Offloading unit, STS står for Ship-To-Ship. Det er tidligere gitt midlertidig tids- og volumbegrenset tillatelse til å foreta skip-til-skip (STS)- omlastning i Bøkfjorden. Kystverket har imidlertid konkludert at permanent lagerskip med faste fortøyningsinnretninger vil utløse krav til konsekvensutredninger som havneanlegg. Beregningene av drift og spredning av olje som er presentert i den foreliggende rapporten inngår som et underlag for konsekvensutredningen. Sør-Varanger kommune har fått gjennomført en egnethets vurdering av mulige FSO-posisjoner i Korsfjorden og Bøkfjorden. Fire alternative FSO-lokaliteter ble vurdert med hensyn til vær- og strømforhold, i tillegg til to alternative STS lokaliteter (Figur 1). Disse alternative lokalitetene er lagt til grunn for beregningene av oljedrift fra tenkte utslipp. Oljedriftsberegningene bygger på beregninger av strøm i fjordsystemet. Strømberegningene er beskrevet i kapittel 2 i rapporten, mens resultatene fra oljedriftsberegningene er presentert i kapittel 3. I kapittel 4 presenteres sammendrag og konklusjoner. Figur 1 Kart som viser alternative lokaliseringer av FSO og STS operasjoner i fjordsystemet nord og vest for Kirkenes.

4 Side 4 Målsetningen med beregningen av transport og spredning av akutt oljeforurensning, som følge av en uønsket hendelse i forbindelse med oljeomlastning i reguleringsområdet (Bøkfjorden og Korsfjorden), er som følger: 1. Avklare potensial for transport og spredning i fjordsystemet 2. Avklare sannsynligheten for at oljeforurensningen kan nå frem til Neiden og Munkefjorden naturreservat. 3. Gjennom potensiell effekt av forurensning på laks og smolt i fjorden beskrive innbyrdes forskjeller i FSO- og STS-lokalitetene.

5 Side 5 2 NUMERISK STRØMMODELL 2.1 Modellbeskrivelse Beregningene er gjennomført med den numeriske strømmodellen SINMOD. Dette er en generell tredimensjonal geofysisk strømmodell som er utviklet i SINTEF. Modellen er basert på endelig differansemetoden og løser ligningene for massebevarelse og bevegelsesmengde for vann, og transport av saltholdighet S og temperatur T. Nærmere modellbeskrivelse kan finnes bl.a. i Slagstad og Wassmann (1996). 2.2 Modellområde For å kunne representere fjordsystemet rundt Kirkenes ble det valgt å lage et forholdsvis finmasket beregningsnett (grid) med en størrelse av rutene på 100 m. Ytre rand ble lagt ute i Varangerfjorden som vist på Figur 2. Nettet har 355 noder i x-retningen (horisontalt) og 300 noder i y-retningen (vertikalt). Varangerfjorden Figur 2 Beregningsnett med dybder i meter (rutestørrelse 100 x 100 m). 2.3 Vær og drivkrefter Den numeriske modellen er startet fra stillstand med vanntemperatur og saltholdighet satt til henholdsvis T = 2,5 C og S = 35,3 promille. Dette er representative verdier for de øvre 200 m utenfor Vadsø (Palerud og Sparboe, 2002) i mars/april og tilsvarende forhold antas å gjelde på sørsiden av Varangerfjorden.

6 Side 6 De fire viktigste elvene, Neidenelva, Munkelva, Langfjordelva og Pasvikelva er representert i modellen, med data for vannføring og temperaturer fra NVEs database. Vannføring og temperatur for Neidenelva og Pasvikelva for årene er vist i figur 5. Gjennomsnittlig vannføring og temperatur for de aktuelle år er vist med stiplet linje. Vanntemperaturene som er benyttet i modellen er basert på månedsmiddelverdier for den viste perioden ( ). Som det fremgår er det er store variasjoner i vannføring fra år til år, spesielt med hensyn til tidspunktet for vårflommen, og av denne grunn vil en midlere vannføring (stiplet linje på figur 3) tendere til å gi et fordreid bilde av tidsforløpet av vannføringen. Vi har derfor valgt å la data fra et bestemt år ( vist med rødt) være representativt for et normalår. Året 2002 er valgt fordi flomtoppen i dette år har en middels størrelse og fordi tidspunktet for når flomtoppen oppstår ligger i mellomsjiktet. Modellen er drevet med tidevann gjennom å spesifisere elevasjon og hastighet på ytre rand mot Varangerfjorden. De tre viktigste halvdaglige komponentene M 2, S 2 og N 2 og den viktigste heldaglige K 1 komponentene er tatt med, med verdier fra Norges Sjøkartverk (2002). Figur 4 viser den vannstanden som er spesifisert på ytre rand i simuleringsperioden fra slutten av april til og med juni Modellen beregner en viss forsterkning innover i fjordsystemet, der variasjonen kommer opp i ca 2 meter ved døgn nummer 10 og 40. Vind- og atmosfæredata (vindhastighet, relativ fuktighet, skydekke og lufttemperatur) er hentet fra Meteorologisk institutt sin målestasjon ved Kirkenes lufthavn (stasjonsnummer 99370). Data for mai og juni 2002 er vist i Figur 5. Vindretningen er gjennomgående sørlig, unntatt i begynnelsen av mai da det periodevis er nordlig vind.

7 Figur 3 Vannføring og temperatur for Neidenelva og Pasvikelva Gjennomsnitt av alle år (også tidligere år) er vist med stiplet linje. Side 7

8 Side 8 Figur 4 Spesifisert vannstand på ytre rand i simuleringsperioden fra slutten av april til og med juni Figur 5 Vindhastighet og lufttemperatur for simuleringsperioden mai juni 2002.

9 Side Resultater Modellen ble kjørt fra 31. mars 2002 til 28. april 2002 som spin-up. Deretter ble den kjørt fra og med 28. april (begynnelsen av flomperioden) og ut juni måned, med utskrift av resultater for strøm og vannstand hver hele time og vanntemperatur og saltholdighet hver sjette time. Tidsperioden mai-juni er valgt fordi dette er den perioden da laksebestanden i fjordsystemet forventes å være mest sårbar laksesmolten kommer ut av elvene på vandring ut i havet nettopp i forbindelse med flomperioden. Figur 6 viser eksempler av beregningsresultater den 2. mai 2002 kl 11.00, på et tidspunktet da det var stigende tidevann. Figur 7 viser overflateverdier av temperatur og saltholdigheter på samme tidspunkt.

10 Side 10 Figur 6 Beregnet elevasjon 2. mai 2002 kl (øverst) og detalj av overflatestrømmen (nederst) som viser virvler i strømmen ved Reinøya.

11 Side 11 Figur 7 Beregnet vanntemperatur (øverst) og saltholdighet (nederst) den 2. mai 2002 kl

12 Side 12 3 UTSLIPPSBEREGNINGER Oljedriftsberegningene er foretatt med SINTEFs OSCAR-modell, som er en tredimensjonal modell for beregning av drift, spredning og forvitring av olje. Oljens drift beregnes på grunnlag av vind og strøm, der vinden gir et ekstra bidrag til drift av olje i overflaten (Stokes-drift). I dette prosjektet er det benyttet strømdata som er overført time for time fra den 3-dimensjonale strømmodellen (se Figur 8, samt kapittel 2). Oljedriftsmodellen kan benyttes for enkelt-scenarier med gitte utslippsbetingelser (oljetype, utslipprate, varighet), eller som en statistisk modell der det kjøres et større antall scenarier med samme utslippsbetingelser med start på ulike tidspunkt i de tilgjengelige strøm- og vinddata. OSCAR-modellen kan også simulere effekt av oljeverntiltak både i form av mekanisk oppsamling med lenser og skimmere, eller kjemisk dispergering med påføring fra båt, fly eller helikopter. Beregninger med mekanisk oppsamling er foretatt for to av de alternative lokalitetene for å undersøke mulig reduksjon i oppholdstiden til olje i området som følge av oljeverntiltak. Resultatene er gitt i avsnitt 3.1. For enkelt-scenarier kan en kombinere beregninger av drift og spredning av olje med beregninger av drift av planktoniske organismer (egg- og larver eller som her, smolt med antatt liten evne til egen svømmebevegelse). I slike kombinerte beregninger blir konsentrasjonen av vannløste oljekomponenter i organismene (body burden) beregnet som et resultat av opptak/utskilling av vannløste komponenter fra omliggende vannmasser. Slike kombinerte beregninger er foretatt for tenkte oljeutslipp fra de fire alternative FSO-lokalitetene og de to alternative STS-lokalitetene. Hensikten er i første rekke å gi et mål på forskjellene mellom de ulike alternative lokalitetene, men konsekvensen gitt som risiko (dødelighet) er ikke nødvendigvis riktig nominelt. I simuleringene er det antatt at smolten kommer ut i fjordsystemet ved utløpene av Neidenelva og Pasvikelva og driver passivt med strømmen i de øvre vannlag. Starten av beregningen er lagt nær tidspunktet for toppen av vårflommen i det valgte året (2002). Det er således antatt at den økte ferskvannstilrenningen medfører en netto strøm som leder smolten ut gjennom fjordsystemet. En mer detaljert beskrivelse av forutsetningene for simuleringene av drift av smolt er gitt i avsnitt 3.2. Når modellen kjøres statistisk simuleres det et større antall utslipp med starttidspunkt fordelt i perioden med tilgjengelige strøm og vinddata. Resultatene fra alle utslippsberegninger i den aktuelle perioden benyttes til å beregne en rutebasert sannsynlighet for overskridelse av visse biologiske effektgrenser på sjøoverflaten, i vannmassene og på strand. Grenseverdiene bygger på henholdsvis filmtykkelse, konsentrasjoner av olje i vann (maksimal verdi i en gitt rute uavhengig av dyp er benyttet til å beregne midlere verdier i simuleringsperioden), samt mengde olje/emulsjon pr km strand. I denne studien er statistiske beregninger foretatt for to av de alternative lokalitetene. Dette er gjort for å avdekke om det er store variasjoner i spredningsmønsteret avhengig av på hvilket tidspunkt utslippet skjer innenfor perioden med tilgjengelig strøm og vinddata. Resultatene av disse beregningene er omtalt i avsnitt 3.4.

13 Side 13 a) b) Figur 8 Eksempler på strømsituasjoner i Korsfjorden og Bøkfjorden. Situasjonen viser tidevannsrelatert innstrømning i vestre del av Korsfjorden (a) etterfulgt av utstrømning (b) seks timer senere. Strømstyrke og retning er vist med piler for hver tredje gridrute i strømmodellen.

14 Side Oljedrift Alle oljedriftberegningene i denne studien er utført for tenkte store utslipp som følge av grunnstøting eller kollisjon. Volum og oljetype er satt til m 3 Balder råolje med konstant rate over en periode på 12 timer. Et slikt utslipp tilsvarer at all oljen i en eller to tanker (avhengig av skipets tonnasje) lekker ut på sjøen. Utslippstedene er som nevnt valgt å tilsvare de fire alternative FSO-lokalitetene, samt de to alternative STS-lokalitetene (se Figur 1). I praksis kan slike utslipp inntreffe andre steder enn ved oppankringsplassene, men de valgte lokalitetene vurderes som mulige representative utslippsteder i det aktuelle fjordsystemet. En norsk råolje er valgt fordi det i dag er liten kunnskap om forvitringsegenskapene til aktuelle russiske råoljer. Balder råolje er representativ for relativt tunge råoljer med liten avdampning og liten til moderat evne til naturlig nedblanding, og dermed lang forventet oppholdstid på sjøen. Balder råolje har en tetthet på 914 kg/m 3 og en dynamisk viskositet på 220 cp (centipoise) ved en temperatur på 13 o C (1 cp = Ns/m 2 ). Figur 9 viser prediksjoner med SINTEFs forvitringsmodell for Balder råolje. Prediksjonene viser (a) at ca 20 % av oljen vil fordampe i løpet av en periode på 20 døgn etter utslipp, og (b) at oljen vil danne en emulsjon med ca % vann med en viskositet på opp mot cst (c). Beregning av massebalansen (d) ved en vindstyrke på 10 m/s viser at ca 20 % av oljen vil være igjen på sjøen etter 20 døgn, mens ca 20 % vil være tapt ved fordampning og ca 60 % ved naturlig nedblanding. Tilsvarende beregninger ved 5 m/s vind (ikke vist) tyder på at 75 % av oljen vil være igjen på sjøen etter 20 døgn. Da vil tap ved naturlig nedblanding utgjøre bare 5 %, mens tap ved fordampning være omtrent det samme (20 %). Oljedriftberegningene med OSCAR-modellen er kjørt for en periode på 30 døgn fra utslippstart midt på dagen (klokken 1200) den 1. mai Tabell 1 viser massebalansen etter henholdsvis 7, 14 og 30 døgn for de ulike utslippsstedene. Merk at alle verdier er i prosent av utsluppet oljemengde. Resultatene fra beregningene er dessuten vist på Figur 12 til Figur 17 i form av kart over utbredelsen av olje på overflaten, i vannmassene og på strand 14 døgn etter start av de respektive utslippene. Merk at kartene som viser oljekonsentrasjoner i vannmassene viser den maksimale konsentrasjonen av løste oljekomponenter i vannsøylen uavhengig av dybdeintervall (konsentrasjonene er beregnet i dybdeintervall på 5 m). Ved overflateutslipp som antatt i denne forbindelsen vil de høyeste konsentrasjonene vanligvis være å finne øverst i vannsøylen.

15 Side 15 a) b) c) d) Figur 9 Prediksjoner utført med SINTEFs forvitringsmodell basert på forvitringsdata for Balder råolje. Prediksjonene er gjort for en sjøtemperatur 5 o C og vindstyrke 5 og 10 m/s.

16 Side 16 Tabell 1. Resultater fra oljedriftberegningene. Prosentvis fordeling av oljen på sjøoverflate, strand, vannsøyle osv etter 7, 14 og 30 døgn fra start av utslipp fra seks alternative utslippslokaliteter. De ulike lokalitetene er vist på kart på figur 1. Lokalitet Døgn fra start Strand Sjøoverflate Vannsøyle Fordampet Biologisk nedbrutt Utenfor område STS STS FSO FSO FSO FSO Figur 10 viser en sammenlikning av massebalansen etter 14 dager for de alternative utslippsstedene, basert på data fra tabell 1. Som det framgår skiller utslippstedene seg merkbart fra hverandre med hensyn til strandet oljemengde og olje på strand. Alt i alt gir lokaliteten FSO 4 minst olje både på strand og på sjøoverflaten. Som det fremgår av figur 16, er dette i stor grad et resultat av at olje fra et utslipp i denne lokaliteten vil drive forholdsvis raskt ut av fjordområdet. For utslipp fra lokaliteter som ligger inne i Korsfjorden, kan vi derimot forvente til dels lange oppholdstider for oljen (se spesielt STS 2 og FSO 1 og 2; figur 12, 13 og 14). Mengde olje som strander ved et gitt utslipp avhenger i betydelig grad av strandtypen i det aktuelle området. Størst mengde kan forventes dersom stranden er av typen leirstrand eller sandstrand, mens strender av typen klippestrand eller svaberg antas å kunne holde på mindre mengder olje. Beregningene som er vist i tabell 1 og Figur er foretatt for en standard strandtype med stor evne til å holde på oljen (tilsvarende sandstrand). For å illustrere betydningen av strandtype har vi foretatt beregninger med ulike strandtyper for ett av utslippsstedene (FSO 1). Resultatene som er vist på Figur 11 viser at strandtypen klippestrand som er den mest

17 Side 17 fremherskende strandtypen i området gir betydelig mindre olje på strand enn den antatte strandtypen. For blandet strandtype er strandtypene definert inn i henhold til kystkartverket som SINTEF har utarbeidet for Finnmark (Tømmeraas mfl. 1986). Her er klippestrand og svaberg de dominerende strandtyper, men det finnes også grus- og sandstrender, samt enkelte skjermede strekninger med leirstrand i området. Som ventet gir blandet strandtype derfor resultater som ligger nærmere klippestrand enn sandstrand. Forskjellene i mengde strandet olje mellom de ulike strandtypene viser seg nokså nær å motsvare forskjellene i oljemengde på sjøoverflaten (redusert strandet mengde gir økt menge på sjøoverflaten), mens resultatene for vannsøylen varierer i mindre grad med antatt strandtype. For å belyse mulig effekt av oljeverntiltak, ble det i tillegg foretatt en simulering der tre NOFO oljevernsystemer er satt inn det første 6 timer etter start av utslippet, nummer to etter 12 timer, og det tredje etter 24 timer. Beregningene er basert på følgende systemparametre: Lenseåpning 180 m, slepehastighet 1 knop, bølgebegrensning for oppsamling i lense ved en signifikant bølgehøyde på 3 m, praktisk skimmerrate på 170 m 3 /time, samt et lagringsvolum på 1000 m 3 olje/emulsjon på hvert av fartøyene. Siden signifikant bølgehøyde i dette området sjelden overskrider 1 m er bølgebegrensingen av mindre betydning i denne sammenheng. Dette er forøvrig spesifikasjoner som NOFO selv benytter i dimensjoneringen av sin oljevernberedskap, men det må presiseres at dette er en teoretisk beregning, og at opptaket av olje ved en gitt hendelse vil være svært avhengig av vær, utstyr og mannskapets kompetanse. Beregningene med beredskapstiltak ble utført for utslipp i lokalitet FSO 1 med den blandede strandtypen. Resultatene er vist på Figur 18 som et situasjonsbilde 7 døgn fra start av utslippet. Massebalansen på figuren viser at nesten 60 % oljemengden er samlet opp på det viste tidspunkt. Dette fører til en betydelig reduksjon av oljemengde på sjøoverflaten, men også til redusert mengde olje på strand. Konsentrasjonene av olje i vannmassene vil også bli noe redusert, men ikke i samme grad som olje på overflaten, fordi olje som blandes ned naturlig på grunn av bølger vil unnslippe oppsamling.

18 Side Utenfor område Strand Fordampet Sjø-overflate Vann-søyle 70 Prosentandel STS 1 STS 2 FSO 1 FSO 2 FSO 3 FSO 4 Figur 10 Massebalanse 14 døgn etter start av utslipp. Figuren er en sammenstilling av resultatene som er vist i tabell 1 for de alternative utslippsstedene Sandstrand Blandet Klippestrand 50 Prosentandel Sjø-overflate Strand Vann-søyle Fordampet Nedbrutt Figur 11 Massebalanse 14 døgn etter start av utslipp fra beregninger for lokalitet FSO 1. Figuren viser resultater med ulike antakelser om strandtype.

19 Side 19 a) Sjøoverflate og strand b) Vannmasser (konsentrasjon av løste oljekomponenter) Figur 12 STS 01: Situasjon etter 14 dager

20 Side 20 a) Sjøoverflate og strand b) Vannmasser (konsentrasjon av løste oljekomponenter) Figur 13 STS 02: Situasjon etter 14 dager

21 Side 21 a) Sjøoverflate og strand b) Vannmasser (konsentrasjon av løste oljekomponenter) Figur 14 FSO 01: Situasjon etter 14 dager

22 Side 22 a) Sjøoverflate og strand b) Vannmasser (konsentrasjon av løste oljekomponenter) Figur 15 FSO 02: Situasjon etter 14 dager

23 Side 23 a) Sjøoverflate og strand b) Vannmasser (konsentrasjon av løste oljekomponenter) Figur 16 FSO 03: Situasjon etter 14 dager

24 Side 24 a) Sjøoverflate og strand b) Vannmasser (konsentrasjon av løste oljekomponenter) Figur 17 FSO 04: Situasjon etter 14 dager

25 Side 25 Neidenelva Munkefjorden Figur 18 Beregning av oljedrift med oljeverntiltak. Utslipp i lokalitet FSO 1. Situasjonsbilde 7 døgn etter start av utslippet. Det er forutsatt at tre oljevernsystemer av NOFO settes inn, det første etter 6 timer, nummer to etter 12 timer, og det tredje etter 24 timer. Neidenlvas utløp og Munkefjorden er merket av, referanse til omtale i avsnitt Eksponering av Neiden og Munkefjorden naturreservat Munkefjorden og utløpet av Neidenelva (se Figur 18) utgjør et vernet område (naturreservat). Den innerste delen av Munkefjorden er en viktig raste- og myteplass for lommer, ender, vadere og måkefugl. Neidenelvas utløp er en strandeng med rikt og variert artsutvalg (Tømmeraas mfl. 1986). Oljedriftsberegningene som er gjennomført for perioden mai-juni i denne studien viser at oljen ikke forventes å nå fram til dette området ved utslipp i noen av de alternative FSO og STSlokalitetene. Dette understøttes både av resultatene for enkeltscenariene som er vist i avsnitt 3.1, samt av de statistiske oljedriftberegningene som er vist i avsnitt 3.4 (se Figur 21). Dette drivmønsteret har sammenheng med at flomvannet fra Neidenelva vil sette opp en nordgående strøm som beskytter mot drift av olje fra Korsfjorden og inn i Neidenfjorden. Det er mulig at dette bildet vil endres utenom flomperioden, men Figur 3 tyder på det vil være en viss vannføring i Neidenelva det meste av den isfrie perioden. I vintre med is i fjordsystemet vil isen som sådan sannsynligvis beskytte de samme områder mot inndrift av olje.

26 Side Eksponering av smolt For å utrede mulig eksponering av smolt som følge av et oljeutslipp i fjordsystemet, er drift av smolt fra utløpet av de to store elvene (Neidenelva og Pasvikelva) simulert samtidig med beregningene av oljedrift. Smolten er antatt å komme ut fra elvemunningene i løpet av en periode på 14 dager, for deretter å drive passivt med strømmen i de øvre vannlag (0 5 m). Smoltens evne til egen fremdrift (svømme-evne) er således neglisjert i beregningene. Oljeutslippet er antatt å starte 12 timer etter at smolten begynner å gå ut fra elvemunningene, og driften av olje og smolt er fulgt i 30 døgn. Starten på beregningene er lagt til 1. mai. Mai måned er valgt fordi vannføringene da er på det største i begge de store elvene i det året strømmen ble beregnet, dvs. år 2002 (se Figur 3). Siden flomvannet fra elvene bidrar til en netto utgående transport av vann i de øvre vannlag i fjordsystemet, er det grunn til å anta at transport av smolt ut av fjordsystemet vil skje i perioder med stor vannføring i de to store elvene. Figur 19 viser et situasjonskart fra beregningene av drift av smolt fra Neiden- og Pasvikelva. I situasjonen som er vist, 1 ½ døgn etter start av simuleringene, har den første smolten fra Pasvikelva (dvs. det østlige utslippsområde for smolt på kartet) nettopp nådd utløpet av Bøkfjorden på veg ut i Varangerfjorden, mens smolten fra Neidenelva (dvs. det vestlige utslippsområde for smolt på kartet) nettopp har nådd ut av Neidenfjorden og et kort stykke inn i Kjørfjorden. Figur 19 Beregnet drift av smolt fra Neiden- og Pasvikelva. Situasjonen som er vist gjelder 1 ½ døgn etter start av simuleringene.

27 Side 27 Beregningene basert på de gitte kriterier viser ellers at smolten fra Neidenelva vil bruke minst 6 døgn på å nå ut av fjordsystemet, først via Kjørfjoden og senere ved drift ut av Bøkfjorden via Korsfjorden. Resultatene tyder dessuten på at smolt som kommer inn i Korsfjoden kan komme til å oppholde seg lenge der sannsynligvis mer enn 14 døgn. Beregningene viser at det er smolt i Korsfjorden ved slutten av den 30 døgn lange simuleringsperioden. Siden utslippsperioden var valgt til 14 døgn må denne smolten ha oppholdt seg minst 14 døgn i fjorden Når smolten blir eksponert for løste oljekomponenter i de omliggende vannmasser, vil det bli akkumulert tilsvarende komponenter i smoltens kroppsvev (body burden). Beregningene av body burden omfatter både opptak og utskilling av oljekomponenter, med ulik opptaksrate for ulike komponenter (French-McCay, 2002). Resultatet blir en konsentrasjonsverdi som både kan øke og minke over tid. I denne studien har vi valgt å benytte konsentrasjonsverdiene ved slutten av simuleringsperioden (dvs. etter 30 døgn) som sammenlikningsgrunnlag. Disse verdiene er sammenholdt med en antatt kritisk kroppsvevskonsentrasjon (CBR, Critical Body Residual) som er antatt å ligge mellom 250 og 500 ppm. Den høyeste verdien er basert på toks-studier for fisk, mens den laveste er basert på studier av zooplankton. Figur 20 viser beregnet dødelighet av smolt som følge av utslipp av m 3 Balder råolje i de ulike lokalitetene. Dødeligheten er beregnet ved å anta at 50 % av smolten dør ved en vevs-konsentrasjon tilsvarende den kritiske, og at dødeligheten ved andre (større eller mindre) konsentrasjoner følger en viss dose-responskurve % Neiden Passvik 80 % Andel av smolt 60 % 40 % 20 % 0 % STS01 STS02 FSO01 FSO02 FSO03 FSO04 Figur 20 Sammenlikning av beregnet dødelighet av smolt fra Neidenelva og Pasvikelva som følge av oljeutslipp i de alternative STS- og FSO-lokalitetene. De fargelagte stolpene viser beregnet dødelighet med en kritisk vevs-konsentrasjon (CBR) på 500 ppm, mens utvekstene viser dødelighet beregnet med CBR på 250 ppm. 1 Dose-reponskurven er antatt log-normal med standardavvik på 0.3 basert på toks-studier for enkeltkomponenter

28 Side 28 En må merke seg at usikkerhetene i disse beregningene er store, spesielt med hensyn til virkningene av olje på smolt. Det er således viktig å presisere at beregnet potensiell død smolt kun er en andel av den totale smoltmengden som går i fjorden under utvandringen til havet. Resultatene på Figur 20 må derfor primært oppfattes som et sammenlikningsgrunnlag for de ulike lokaliseringsalternativene. Således viser figuren at dersom hensynet til mulige skader på smolten er avgjørende, bør lokaliteten STS alternativ 1 være å foretrekke av de alternative lokalitetene for skip-til-skip operasjoner. Tilsvarende ser vi at lokaliteten FSO alternativ 4 bør være å foretrekke av de alternative FSO-lokalitetene. 3.4 Statistiske oljedriftberegninger For to av utslippslokalitetene (FSO alternativ 2 og FSO alternativ 4) er det gjennomført statistiske oljedriftberegninger som omfatter til sammen 30 utslipp med start i perioden mai og juni Hvert utslipp på m 3 Balder råolje ble antatt å vare i 12 timer, og driften av oljen ble fulgt i 7 døgn. Resultatene som er vist på Figur 21og Figur 22 er ment å gi et bilde av forventet influensområdet for de aktuelle utslippene på sjøoverflaten og i vannmassene. Influensområdene er her definert på grunnlag av antatte effektgrenser, eksemplifisert med filmtykkelse større enn 0.01 mm på overflaten og konsentrasjoner av løste oljekomponenter større enn 100 ppb i vannmassene. Begge størrelsene (filmtykkelse og konsentrasjoner av vannløste oljekomponenter) er beregnet som middelverdier i hver rute for hvert oljedriftscenariet, midlet over den tida ruta har vært eksponert for olje. I vannmassene benyttes den høyeste konsentrasjonen i ruta uavhengig av dybdeintervall, men vanligvis vil denne være å finne i det øverste laget (I disse beregningene er vannsøylen er inndelt i dybdeintervall på 5 meter). En sammenlikning av disse kartene med situasjonsbildene etter 14 døgn for de tilsvarende enkeltscenariene (Figur 15 og Figur 17), tyder på at tidspunktet utslippet skjer på har forholdsvis liten betydning for det mulige oljepåvirkede området. Sammenlikningen viser at influensområdet fra de 30 simuleringene i hovedsak faller sammen med oljepåvirket område i den tilsvarende beregningen for et tilfeldig valgt enkeltscenario.

29 Side 29 a) Influensområde på sjøoverflaten b) Influensområde i vannmassene Figur 21 Statistiske oljedriftberegninger for utslippslokalitet FSO 2.

30 Side 30 a) Influensområde på sjøoverflaten b) Influensområde i vannmassene Figur 22 Statistiske oljedriftberegninger for utslippslokalitet FSO 4.

31 Side 31 4 OPPSUMMERING OG KONKLUSJONER Denne rapporten er utarbeidet på oppdrag fra Norconsult AS i forbindelse med at Sør-Varanger kommune ønsker å regulere et område i Bøkfjorden og Korsfjorden for FSO- og STS-omlastning av olje og kondensat. Det er tidligere gitt midlertidig tids- og volumbegrenset tillatelse til å foreta skip-til-skip (STS)-omlastning i Bøkfjorden. Kystverket har imidlertid konkludert at permanent lagerskip med faste fortøyningsinnretninger vil utløse krav til konsekvensutredninger som havneanlegg. Beregningene av drift og spredning av olje som er presentert i den foreliggende rapporten, skal tjene som et underlag for en konsekvensutredning av slike tiltak. 4.1 Strømberegninger Strømberegningene er gjennomført med SINMOD som er en generell tredimensjonal geofysisk strømmodell som er utviklet ved SINTEF. Modellen er basert på endelig differansemetoden og løser ligningene for massebevarelse og bevegelsesmengde for vann, og transport av saltholdighet og temperatur. For å kunne representere fjordsystemet rundt Kirkenes ble laget et beregningsnett med en rutestørrelse på m. Ytre rand ble lagt ute i Varangerfjorden som vist på Figur 2. De fire viktigste elvene, Neidenelva, Munkelva, Langfjordelva og Pasvikelva er representert i modellen, med data for vannføring og temperaturer fra NVEs database. Modellen er drevet med tidevann gjennom å spesifisere vannstand og hastighet på ytre rand mot Varangerfjorden. De tre viktigste halvdaglige komponentene M 2, S 2 og N 2 og den viktigste heldaglige komponenten K 1 er tatt med, med verdier fra Norges Sjøkartverk (2002). Vind- og atmosfæredata (vindhastighet, relativ fuktighet, skydekke og lufttemperatur) er hentet fra Meteorologisk institutt sin målestasjon ved Kirkenes lufthavn (stasjonsnummer 99370). Vindretningen er gjennomgående sørlig, unntatt i begynnelsen av mai da det periodevis er nordlig vind. Modellen ble kjørt fra 31. mars 2002 til 28. april 2002 som spin-up. Deretter ble den kjørt fra og med 28. april (begynnelsen av flomperioden) og ut juni måned, med utskrift av resultater for strøm og vannstand hver hele time og vanntemperatur og saltholdighet hver sjette time. Tidsperioden mai-juni ble valgt fordi dette er den perioden da laksebestanden i fjordsystemet forventes å være mest sårbar laksesmolten kommer ut av elvene på vandring ut i havet nettopp i forbindelse med flomperioden. 4.2 Oljedriftberegninger Oljedriftsberegningene ble utført med SINTEFs OSCAR-modell, som er en tredimensjonal modell for beregning av drift, spredning og forvitring av olje. Oljens drift beregnes på grunnlag av vind og strøm, der vinden gir et ekstra bidrag til drift av olje i overflaten (Stokes-drift). I dette prosjektet ble det benyttet strømdata som er overført time for time fra den tredimensjonale strømmodellen. Oljedriftsmodellen kan benyttes for enkelt-scenarier med gitte utslippsbetingelser (oljetype, utslipprate, varighet), eller som en statistisk modell der det kjøres et større antall scenarier med samme utslippsbetingelser med start på ulike tidspunkt i de tilgjengelig strøm- og vinddata. For enkelt-scenarier kan en kombinere beregninger av drift og spredning av olje med

32 Side 32 beregninger av drift av planktoniske organismer (egg- og larver eller som her, smolt med antatt liten evne til egen svømmebevegelse). OSCAR-modellen kan også simulere effekt av beredskapstiltak både i form av mekanisk oppsamling med lenser og skimmere og/eller kjemisk dispergering med påføring fra båt, fly eller helikopter. Beregninger med mekanisk oppsamling er således foretatt for en av de alternative lokalitetene for å undersøke mulig reduksjon i oppholdstiden til olje i området som følge av oljeverntiltak. Alle oljedriftberegningene i denne studien er utført for tenkte store utslipp som følge av grunnstøting eller kollisjon. Volum og oljetype er satt til m 3 Balder råolje med konstant rate over en periode på 12 timer. Utslippsstedene er valgt å tilsvare de fire alternative FSOlokalitetene, samt de to alternative STS-lokalitetene. En norsk råolje er valgt fordi det i dag er liten kunnskap om forvitringsegenskapene til aktuelle russiske råoljer. Balder råolje er representativ for relativt tunge råoljer med liten avdampning og liten til moderat evne til naturlig nedblanding, og dermed lang forventet oppholdstid på sjøen. Dette underbygges av beregninger som er gjort med SINTEFs forvitringsmodell, basert på målte forvitringsdata for Balder råolje (Figur 9). Oljedriftberegningene for enkeltscenarier ble kjørt for en periode på 30 døgn fra utslippstart midt på dagen (klokken 1200) den 1. mai Resultatene fra beregningene er vist i tabellform (Tabell 1), samt i form av kart som viser utbredelsen av olje på overflaten, i vannmassene og på strand 14 døgn etter start av de respektive utslippene (Figur 12 til Figur 17). For en av de alternative lokalitetene ble det også utført beregninger av effekten av oljeverntiltak. Resultatene tyder på at tre NOFO oljevernsystemer vil kunne samle opp en betydelig andel av den tilgjengelige oljen i løpet av en periode på ca. en uke. Dette indikerer en halvering av oljemengden som vil komme på strendene sammenliknet med ingen tiltak, og vil sannsynligvis også bety en redusert eksponering av smolten fra Neidenelva som vil drive ut av fjordsystemet i den samme perioden. 4.3 Eksponering av miljøfølsomme områder Resultatene av spredningsberegningene viser at overflateolje fra utslipp fra lokaliteter som ligger inne i Korsfjorden kan komme til å oppholde seg lenge i fjorden, mens olje fra utslipp i Bøkfjorden forventes å drive relativt raskt ut av fjordsystemet. Ved utslippene i Korsfjorden vil det strande langs begge sidene av Korsfjorden, samt i sørlige deler av Kjørfjorden. Beregningene viser også at oljen ikke forventes å nå inn til naturreservatet ved Munkefjorden og utløpet av Neidenelva fra noen av utslippene. Strømmen som settes opp av flomvannet fra Neidenelva forventes å skjerme disse områdene mot inndrift av olje fra Korsfjorden. Disse resultatene underbygges av statistiske oljedriftberegninger som ble kjørt for to av lokalitetene. Hver av disse beregningene omfattet 30 enkeltscenarier av utslipp som starter på tidspunkt fordelt jevnt i perioden på to måneder med tigjengelige strømdata. Disse beregningene viser heller ingen tendens til inndrift av olje til det miljøfølsomme området ved Munkefjorden og utløpet av Neidenelva.

33 Side Eksponering av smolt I denne studien er eksponering av smolt undersøkt ved å beregne drift av smolt som kommer ut i fjordsystemet fra Neidenelva og Pasvikelva samtidig med oljedrift fra de alternative FSO og STSlokalitetene. Smolten er antatt å drive med strømmen i de øvre vannlag og smoltens evne til egenbevegelse er således neglisjert. Simuleringene er ment å gi et relativt mål for risiko for skade (dødelighet) som følge av opptak av vannløste oljekomponenter mens smolten driver gjennom oljeberørt område. Resultatene indikerer at noen av de alternative lokalitetene gir betydelig større risiko for skade enn andre således viser Figur 20 at dersom hensynet til mulige skader på smolten er avgjørende, bør lokaliteten STS alternativ 1 være å foretrekke av de alternative lokalitetene for skip-til-skip operasjoner. Tilsvarende vil en finne at lokaliteten FSO alternativ 4 bør være å foretrekke av de alternative FSO-lokalitetene.

34 Side 34 5 REFERANSER French-McCay, D. P. (2002). Developoment and application of an oil toxicity and exposure model. Environmental Toxicology and Chemistry, Vol. 21, pp Palerud, R. og Sparboe, O. L. (2002). Månedlige temperatur, salinitets og oksygenregistreringer ved Vadsø fra mars 2001 til februar 2002 og kort vurdering av potensiale for oppdrett. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø. Rapport APN Slagstad, D. and Wassmann, P. (1996). Climate change and carbon flux in the Barents Sea: 3-D simulations of ice distribution, primary production and vertical export of particulate organic carbon. Memoirs of National Institute of Polar Research, Special Issue, No. 51. Proceedings of the International symposium on Environmental Research in the Arctic; July 1995, Tokyo. Tømmeraas mfl., (1986). Kystkartverk for oljevernberedskap for Finnmark. Rapport STF21 A86050, SINTEF Teknisk Kjemi. 62 kartblad. Vedleggsrapport 141 sider.