Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold Akvaplan-niva AS Rapport: 7292-01
Forsidebilde: Eksempel på strømsirkulasjon på tidspunkt med sterk strøm mot Vargsundet i sør, etter utfylling ved Polarbase. Streken nederst i venstre hjørne markerer strøm på 1 m/s. Simuleringene er gjort med den numeriske modellen FVCOM.
Akvaplan-niva AS Rådgivning og forskning innen miljø og akvakultur Org.nr: NO 937 375 158 MVA Framsenteret 9296 Tromsø Tlf: 77 75 03 00, Fax: 77 75 03 01 www.akvaplan.niva.no Rapporttittel / Report title Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold Forfatter(e) / Author(s) Frank Gaardsted Akvaplan-niva rapport nr / report no 7292-01 Dato / Date 24.04.2015. Antall sider / No. of pages 21+6 Distribusjon / Distribution Gjennom oppdragsgiver Oppdragsgiver / Client Rambøll AS Oppdragsg. referanse / Client s reference Maria Wirkola Sammendrag / Summary I dette prosjektet er den numeriske strømmodellen FVCOM brukt til å beregne tidevannsstrømmer i området rundt Strømsnes i Hammerfest kommune. Det ble utført simuleringer for dagens situasjon og for et framtidsscenario med utfylling av sjøareal ved Polarbase. Sammenligning av modellresultater med måledata fra området viste at modellen ga et realistisk bilde av sirkulasjonen i fjorden. Modellresultatene indikerer at strømmønsteret i området er komplisert med stor variasjon i både tid og rom. Sirkulasjonen preges i stor grad av topografien i området, med sterk strøm i områder der tidevannet presser vannet gjennom smale/grunne områder og svakere strøm andre steder. Strømmen langs strandlinjen rundt Strømsneset var sterkest ytterst på neset med median strømverdi på 30-40 cm/s før utfylling. Vanlig maksimal strøm (95-prosentil) var på ca. 100 cm/s. Strømmen ble svakere med avstand fra spissen på begge sider av neset (mot Leirvika på nordsiden og Akkarfjorden på sørsiden). Simuleringer med planlagt utfylling ved Polarbase indikerte små forskjeller i median strøm i nærområdet til Strømsneset etter utfylling. Forskjellene i 95- prosentil mellom simuleringen med og uten utfylling var imidlertid betydelige. Simuleringene indikerte at den allerede forholdsvis sterke strømmen som forekom i simuleringene uten utfylling rundt de ytterste delene av neset kan øke noe etter utfylling. Modellsimuleringene hadde en 95-prosentil på 120 cm/s i dette området. Innover Strømsneset mot Breivika vil man etter utfylling derimot kunne få redusert de høyeste strømverdiene med ca. 20 30 cm/s. Prosjektleder / Project manager Kvalitetskontroll / Quality control Frank Gaardsted Ole Anders Nøst
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.
INNHOLDSFORTEGNELSE FORORD... 2 1 INNLEDNING... 3 2 METODIKK... 5 2.1 Måleprogram... 5 2.2 Strømmodellering... 6 3 RESULTATER... 10 3.1 Sammenligning av strømmålinger og modellresultater... 10 3.2 Resultater fra Strømmodell... 13 3.2.1 Strømstyrke... 13 3.2.2 Sirkulasjonsmønster... 17 4 OPPSUMMERING... 20 REFERANSER... 21 APPENDIKS 1... 22 Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 1
Forord Hammerfest kommune har engasjert Rambøll AS til å lede arbeidet med plan for områderegulering med KU for bolig- og industriområde på Strømsnes. Akvaplan-niva AS er engasjert som underleverandør av utredninger knyttet til strøm- og bølgeforhold, samt marint miljø. De ulike delutredningene har ulike fremdriftsplaner og resultatene vil presenteres i flere delrapporter etter hvert som arbeidet blir ferdig. Denne rapporten omhandler strømforhold og er en del av de oseanografiske utredningene. Del to av det oseanografiske arbeidet omhandler bølgeforhold (Leikvin, 2015). Følgende personer har deltatt i arbeidet med rapporten: Frank Gaardsted Akvaplan-niva Prosjektleder, dataanalyse, strømmodellering, rapportering Anne Tårånd Aasen Akvaplan-niva Strømmodellering Ole Anders Nøst Akvaplan-niva Kvalitetssikring Bergen, 24.04.2015 Frank Gaardsted Prosjektleder Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 2 www.akvaplan.niva.no
1 Innledning Som en del av utarbeidelsen av områdereguleringsplan for Strømsneset i Hammerfest kommune skal det innhentes informasjon om en rekke ulike forhold i området. For å vurdere muligheten for etablering av industrihavn på nordsiden av Strømsneset (Figur 1) trengs det blant annet mer kunnskap om de oseanografiske forholdene. Resultatene som presenteres i denne rapporten omhandler strømforhold rundt Strømsneset og er en del av dette arbeidet. Den andre delen av det oseanografiske arbeidet omhandler bølgeforhold og er presentert i Leikvin (2015). Akvaplan-niva har tidligere deltatt i lignende oseanografiske undersøkelser i det samme området. I forbindelse med utvidelse av Polarbase AS ble det gjennomført grunnlagsundersøkelser og konsekvensutredning for marint miljø (Christensen m.fl., 2013). Formålet da var å vurdere hvordan en utfylling av sjøarealet fra Finnøya mot Bukkøya ville påvirke det marine miljøet. Dette arbeidet inkluderte både innsamling av strømmålinger og gjennomføring av numerisk modellering av strømmønsteret både før og etter en utfylling. Hovedkonklusjonene angående strømbildet ble oppsummert på følgende måte: "Målingene viser at det planlagte utfyllingsområdet er sterkt dominert av tidevannsstrømmer som hovedsakelig skifter mellom to hovedstrømretninger i takt med vannstandsvariasjonen. Middelstrømmen i området varierte fra 5 cm/s til 44 cm/s, men strømmer på over 100 cm/s ble observert på flere stasjoner. Området kan generelt karakteriseres som svært strømsterkt. De numeriske simuleringene viste videre at den planlagte utfyllingen vil ha en betydelig blokkeringseffekt på strømmen og at noen områder i nærheten av utfyllingen i perioder vil få noe sterkere strøm, mens andre områder i perioder vil få noe svakere strøm. På grunn av sterkt skiftende strømretning i løpet av en tidevannsperiode ville graden av påvirkning på ulike områder bildet variere mye med tiden. Strømsneset var inkludert i ovenstående konklusjoner, men det ble ikke fokusert på å presentere resultatene med stor grad av detaljer. Konklusjonene var i hovedsak kvalitative og det ble heller ikke presentert konkrete tall på endringen i strøm som følge av utfylling. I denne rapporten presenteres det nye modellsimuleringer for det samme området. Man kan forvente lignende resultater som i Christensen m.fl. (2013), men de nye simuleringene skiller seg fra tidligere simuleringer på flere punkter (se også Kapittel 2.2): - Modellen som brukes nå har fleksibel gitteroppløsning som gjør at man kan modellere et større område uten flere nøstesteg. - Det er modellert for en lengre tidsperiode og med høyere gitteroppløsning i interesseområdet. - Det er modellert for utfylling uten åpning (Figur 2). I Christensen m.fl., (2013) var det lagt inn mulighet for vanngjennomstrømming sentralt i utfyllingsområdet. - Det er lagt vekt på å presentere resultatene på en mer kvantitativ måte som egner seg bedre til bruk i vurdering av nordsiden av Strømsnes som eventuell industrihavn. Datagrunnlaget for rapporten og metodikken som er brukt til beregning av strøm, presenteres i henholdsvis Kapittel 2.1 og Kapittel 2.2. En sammenligning av måledata og modellresultater presenteres i Kapittel 3.1 og en presentasjon av resultatene fra strømmodellering før og etter utfylling, er gitt i Kapittel 3.2. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 3
Figur 1. Områdekart (kartkilde: www.kart.fiskereidir.no). Målet med dette arbeidet har vært å utrede strømforholdene rund Strømsneset (markert med firkant) før og etter utfylling ved Polarbase. Figur 2. Skisse over planlagt utfylling (gult område). Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 4 www.akvaplan.niva.no
2 Metodikk En vanlig måte å innhente informasjon om strømbildet er gjennom direkte målinger ved utplassering av strømmålere. Dette gir nøyaktig informasjon om strømmen på målelokaliteten i utplasseringsperioden. Strømmen langs kysten og i fjordene kan imidlertid variere mye både i tid og fra område til område. Det kan derfor være vanskelig å lage nøyaktige kart som gir et godt bilde av forholdene over tid i et større område uten å bruke et stort antall strømmålere. Et alternativ til målinger, og det som er brukt i dette prosjektet, er strømdata beregnet med numeriske strømmodeller. En slik modell beregner strømsirkulasjon i tid og rom basert på fysiske lover. I dette tilfellet er det modellert tidevannsstrøm for hele Finnmark fylke over en tre måneders periode. Det er kjørt modellering både uten utfylling (dagens situasjon) og med planlagt utfylling. Det vil alltid være noe usikkerhet forbundet med numeriske modellsimuleringer og det er derfor nyttig å sammenligne modellen med målinger for å øke tilliten til at modellresultatene faktisk gir en rimelig fremstilling av de oseanografiske forholdene i modellområdet. Data fra tidligere prosjekter i området er brukt som valideringsgrunnlag for modellen i denne rapporten. Måledataene og strømmodelleringsmetodikken er grundigere beskrevet i henholdsvis Kapittel 2.1 og 2.2. 2.1 Måleprogram Dataene som brukes i denne rapporten ble samlet inn i forbindelse med et tidligere prosjekt og er også presentert i Christensen m.fl. (2013). Posisjonene til dataene som brukes til validering av modellresultatene i denne rapporten er vist i Figur 3. Ytterligere informasjon om måleprogrammet er gitt i Tabell 1, Målingene på punktene P1 og P2 ble utført med profilerende strømmålere. Det vil si at de har målt strøm i hele vannsøylen. Det var liten variasjon i strøm med dypet og bare vertikalmidlet strøm har blitt brukt i sammenligning med modellen. De profilerende målerne (P1 og P2) var plassert på hver sin side av Bukkøya, på henholdsvis 52 m og 54 m dyp. Den siste riggen (P3) var plassert inne i Leirvika. Dette instrumentet målte strøm på ca. 42 m dyp. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 5
Figur 3. Posisjon til strømmålere brukt i dette prosjektet. Mer utfyllende informasjon er gitt i Tabell 1. Fargene viser vanndyp i området. Bunntopografi er innhentet fra Statens kartverk, Sjøkartverket. Tabell 1. Måleposisjoner og måleperiode for strømmålere. Rigg nr. Måledyp Instrumenttype Måleperiode Breddegrad Lengdegrad P1 Hele vannsøylen Nortek Aquadopp profiler P2 Hele Nortek Aquadopp vannsøylen profiler P3 42 m Aanderaa, Seaguard RCM 02.11.2012 04.12.2012 70 36.536'N 23 33.635'Ø 02.11.2012 04.12.2012 70 36.873'N 23 35.491'Ø 02.11.2012 04.12.2012 70 37.541'N 23 39.217'Ø 2.2 Strømmodellering Strømmodellering har blitt utført med modellen FVCOM (The Unstructured Grid Finite Volume Community Ocean Model, Chen m.fl. 2003). FVCOM er utviklet ved The Marine Ecosystem Dynamics Modeling Laboratory ved University of Massachusetts-Dartmouth (USA) og er spesielt godt egnet til å simulere strøm i områder med irregulær og komplisert kystlinje, slik som området rundt Strømsnes og resten av kysten i Finnmark. Grunnen til dette er at FVCOM er en ustrukturert-grid modell som tillater at man varierer avstanden mellom modellens beregningspunkter (oppløsning) fra område til område i modelldomenet. For å produsere gode resultater trengs det for eksempel mye høyere oppløsning (kort avstand mellom beregningspunkter) i smale deler av en fjord enn på åpent hav der lavere oppløsning Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 6 www.akvaplan.niva.no
(stor avstand mellom beregningspunkter) kan være akseptabelt. Dersom man ikke bruker en modell med ustrukturert-grid kan man bruke høy oppløsning overalt, men dette fører til svært ressurskrevende beregninger som det kan være vanskelig å gjennomføre i praksis. En måte å løse dette på er å gjøre slik modellering i flere steg; først med grov oppløsning i et stort område og deretter i et mindre område med høyere oppløsning. Resultatene fra den grove modellen brukes som inngangsdata til den finere modellen. Denne metoden kalles nøsting og ble brukt i Christensen m.fl. (2013). Selv om det i dette prosjektet er knyttet mest interesse til nærområdet rundt Strømsnes er det likevel nødvendig å modellere et betydelig større område for å sikre at storskala fenomener langs kysten forplanter seg riktig inn mot interesseområdet. I Christensen m.fl. (2013) ble dette gjort ved å nøste modellen i tre steg. Med det ustrukturerte griddet i FVCOM kan modelleringen gjøres i ett steg. Et utsnitt av beregningsgitteret som er brukt er vist i Figur 4. Et mer detaljert kart som viser beregningsgitteret med og uten utfylling er vist i Figur 5. Det fulle modellområdet dekker hele Finnmark fylke. Modellen beregnet strømhastigheten i alle punktene markert med blå prikk og har høyere oppløsning i fjordene enn utenfor kysten. Figur 4. Utsnitt av modellområdet som illustrerer den fleksible gitteroppløsningen i modellen FVCOM. Strømhastighet er beregnet i alle punkter markert med blå prikk. Det fulle modellområdet dekker hele Finnmark fylke. Den røde firkanten markerer hovedinteresseområdet rundt Strømsnes. I nordnorske fjorder er tidevannsstrømmer ofte dominerende og tidligere undersøkelser har vist at dette er situasjonen rundt Strømsnes. I denne rapporten er det derfor fokusert på å illustrere typisk tidevannsstrøm og modellen ble derfor satt opp som en 2D-simulering med homogene vannmasser (ingen variasjon i saltholdighet og temperatur). Modellen regner ut vertikalintegrerte hastigheter og man får ikke informasjon om hvordan strømmen eventuelt Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 7
endres med dypet. I virkeligheten vil vertikal sjiktning, vind og ferskvannstilførsel kunne føre til avvik fra dette bildet, men i det forholdsvis grunne og tidevannsdominerte området rundt Strømsneset vil resultatene som presenteres her gi en god pekepinn på hvordan strømsirkulasjonen er i dag, og hvordan den kan komme til å forandre seg etter utfylling ved Polarbase. For å drive tidevannssirkulasjonen i modellen ble det brukt grensebetingelser fra AOTIM (Arctic Ocean Tidal Inverse Model, Padman & Erofeeva (2004)). Bunntopografi er innhentet fra Statens kartverk, Sjøkartverket. Figur 5. Utsnitt av modellområdet rundt Strømsnes. Modellen ble kjørt to ganger; uten utfylling ved Polarbase (venstre) og med utfylling (høyre). Det ble simulert to scenarier; 1) dagens situasjon (Figur 5, venstre) og 2) med fremtidig utfylling ved Polarbase (Figur 5, høyre). I tilfellet med utfylling (2) ble bunntopografien i tillegg tilpasset planer om fremtidig mudring ned til 17 m i det grunne området i ytterkanten av utfyllingen (Figur 6). Simuleringsperioden for begge scenariene var fra september desember 2012. Data fra 3. november til 3. desember ble brukt til sammenligning med måledata (Kapittel 3.1) og som grunnlag for resultatene i Kapittel 3.2. 8 Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø www.akvaplan.niva.no
Figur 6. Utdypingsplan i ytterkant av utfyllingsområde. Disse planene ble inkludert i simuleringene med utfylling. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 9
3 Resultater 3.1 Sammenligning av strømmålinger og modellresultater En numerisk modell vil alltid til en viss grad være en forenkling av virkeligheten. Modellen har for det første begrenset oppløsning, og i tillegg vil små unøyaktigheter i bunntopografi og drivkrefter (vannstandsvariasjon på randen) også kunne skape unøyaktigheter i modellen. Et tredje punkt er at modellen i dette tilfellet er satt opp for å beregne tidevannsstrøm mens målingene som vi sammenligner med vil ha registrert strøm som også skyldes andre drivkrefter enn tidevann. Man kan altså ikke forvente at modellen produserer perfekte resultater på ethvert sted og til ethvert tidspunkt, men en god modell bør gjenskape hovedtrekkene i variasjonsmønstrene i modellområdet. Figur 7, Figur 8 og Figur 9 viser en sammenligning av data fra strømmålinger og modell fra punktene P1, P2 og P3 (Figur 3). Disse dataene ble også presentert i Christensen m.fl. (2013). Figur 7. Strømstyrkeboksplot (øverst) og retningsfordelingsroser (nederst) fra målinger (venstre) og modell (høyre) på målepunkt P1. Boksplott: Den svarte boksen I boksplottene (øverst) viser spennet i strømstyrke mellom 25-prosentil og 75-prosentil, dvs. at denne boksen inkluderer 50 % av alle målingene. Den røde linja viser medianen. De svarte horisontale linjene viser 5-prosentil og 95- posentil, dvs. at 90 % av alle målingene ligger i dette intervallet. Retningsfordelingsroser: 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) innenfor hver enkelt sektor. For eksempel, jo mer lyseblå farge i en sektor, desto mer strøm med styrke 20 40 cm/s i den retningen. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 10 www.akvaplan.niva.no
Figur 8. Strømstyrkeboksplot (øverst) og retningsfordelingsroser (nederst) fra målinger (venstre) og modell (høyre) på målepunkt P2. En grundigere forklaring av figurene er gitt i figurteksten til Figur 7. Figur 9. Strømstyrkeboksplot (øverst) og retningsfordelingsroser (nederst) fra målinger (venstre) og modell (høyre) på målepunkt P3. En grundigere forklaring av figurene er gitt i figurteksten til Figur 7. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 11
Den sterkeste strømmen ble målt i punkt P1, mellom Bukkøya og Sprengsneset (Figur 7), med en medianstrøm på 37 cm/s. Medianstrømmen på P2 og P3 var henholdsvis 13 cm/s og 5 cm/s (Figur 8 og Figur 9). Tilsvarende verdier i modellen var 40 cm/s, 26 cm/s og 5 cm/s. Det var altså svært godt samsvar i medianverdi på punktene P1 og P3 og noe dårligere på punkt P2. Retningsfordelingsrosene (nederste paneler i Figur 7, Figur 8 og Figur 9) viser svært godt samsvar med hensyn på dominerende strømretninger på punkt P1 og P2 og noe dårligere på P3. En mulig årsak til forskjellen på P3 kan være at målingene ble utført på svært nært bunnen på 42 m dyp mens modellen beregner vertikalintegrert strøm. Detaljert strøm i en sju dagers periode fra både målinger og modell fra P1 er vist i Figur 10. Strømmålingen fra punkt P1 har det sterkeste tidevannssignalet av de tre måledataseriene (undersøkt med harmonisk analyse, ikke vist her) med nesten utelukkende periodisk skiftende strøm mot sør eller nordvest. Modellsimuleringene er en ren tidevannssimulering og viser et svært likt variasjonsmønster. Det er ikke perfekt samsvar i amplituden på vannstandsvariasjonen, men både timing på vannstandsvariasjonene og tidspunkt for skifte av strømretning samsvarer veldig bra. Dette tyder på at modellen produserer realistiske tidevannsstrømmer i området. Figur 10. Strøm fra målinger (øverst) og modell (nederst) på målepunkt P1 fra en uke i november 2012. Blå piler viser retning og styrke til strømmen. I den øverste figuren viser den røde kurven variasjonen i trykket som ble målt av trykksensoren på strømmålerinstrumentet. Middelverdien er trukket fra slik at kurven varierer rundt null. Dette er en god approksimasjon på vannstandsvariasjonen. I den nederste figuren er den røde kurven vannstandsvariasjonen i modellen. De grønne vertikale linjene markerer tidspunkt for flo og fjære. Det er vanskelig å sette opp nøyaktige og objektive kriterier for når en modell gjengir virkeligheten på en tilfredsstillende måte, men sammenligning av modelldata med strømdata fra tre lokaliteter i interesseområdet tyder på at modellen gjør en god jobb i vårt tilfelle. Videre brukes det utelukkende modelldata for å beskrive strømforholdene rundt Strømsneset. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 12 www.akvaplan.niva.no
3.2 Resultater fra Strømmodell 3.2.1 Strømstyrke Median (50-prosentil) og 95-prosentil er brukt som mål for å beskrive strømstyrken i ulike områder. Medianen i et punkt er den midterste verdien i strømstyrke når alle strømstyrkeverdiene fra punktet er sortert i stigende rekkefølge. Det vil si at strømstyrken i simuleringen var lavere enn medianverdien 50 % av tiden og høyere enn medianverdien 50 % av tiden. 95-prosentilen er et mål på hvor høye verdier man kan forvente. 95 % av tiden var strømstyrken i simuleringene lavere enn 95-prosentilen og 5 % av tiden var den høyere enn 95-prosentilen. Dette kan sees på som en forholdvis vanlig maksimalstrøm. De øverste panelene i Figur 11 og Figur 12 oppsummerer strømstyrkestatistikk før utfyllingen ved Polarbase. Figuren viser et forholdsvis stort område, men diskusjonen nedenfor begrenser seg til området rundt Strømsneset, fra Leirvika til Akkarfjorden. På nordsiden av Strømsneset økte medianstrømmen (Figur 11, øverst) gradvis fra mindre enn 10 cm/s innerst i Leirvika til ca. 30-40 cm/s ytterst på neset. På sørsiden av Strømsneset var medianstrømmen langs ytterste del ca. 20 cm/s og noe lavere inn mot Akkarfjorden. I selve Akkarfjorden var medianstrømmen lavere enn 10 cm/s. Variasjonsmønsteret i 95-prosentilen tilsvarte variasjonsmønsteret i medianverdien. Verdien var høyest ytterst på Strømsneset der 95- prosentilen var 100 cm/s (dvs. at strømmen i simuleringene var høyere enn 1 m/s 5 % av tiden). Innover på begge sider av neset ble 95-prosentilen gradvis redusert til < 20 cm/s både i Leirvika og i Akkarfjorden. De nederste panelene i Figur 11 og Figur 12 oppsummerer strømstyrkestatistikk etter utfylling ved Polarbase. Differansen mellom simuleringene med og uten utfylling er vist i Figur 13. Medianverdiene rundt Strømsneset fra Leirvika til Akkarfjorden var omtrent like i simuleringene med og uten utfylling. Det var små forskjeller på nordsiden av neset, men forandringene oversteg ikke 5 cm/s i verken positiv eller negativ retning. På sørsiden av Strømsneset var det svært små forskjeller i medianverdi. Forskjellene i 95-prosentilverdi mellom simuleringen med og uten utfylling var imidlertid noe større. Simuleringene indikerte at den allerede forholdsvis sterke strømmen som forekom i simuleringene uten utfylling rundt de ytterste delene av neset kan øke noe etter utfylling. Modellsimuleringene hadde en 95-prosentil på 120 cm/s i dette området. Innover Strømsneset mot Breivika vil man etter utfylling derimot kunne få redusert de høyeste strømverdiene med ca. 20 30 cm/s. På sørsiden av Strømsneset og i Akkarfjorden var det kun små forskjeller i 95-prosentil i simuleringene med og uten fylling. Hvis vi ser på et litt større område indikerer modellsimuleringene at den største økningen i strøm som følge av utfylling vil være området like utenfor den sørvestlige enden av utfyllingen. Simuleringene indikerer at medianstrømmen i dette området vil øke med opptil 15 cm/s og at 95-porsentilverdien økes med opptil 40 cm/s. Dette er naturlig ettersom utfyllingen blokkerer deler av de mulige strømningsveiene og mer vann må presses gjennom de gjenværende åpningene, noe som vil føre til sterkere strøm i disse åpningene. Området på nordvestsiden av utfyllingen vil få størst reduksjon i strømstyrke. Simuleringene indikerer at medianstrømmen i dette området vil reduseres med ca. 10 cm/s og at 95- prosentilverdien reduseres med opptil 30 cm/s. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 13
Figur 11. Strømstyrke, 50-prosentil (median) uten utfylling (øverst) og med utfylling (nederst). Dette er et sentralitetsmål. 50 % av tiden var strømstyrken i simuleringene lavere enn medianverdien og 50 % av tiden var den høyere enn medianverdien. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 14 www.akvaplan.niva.no
Figur 12. Strømstyrke, 95-prosentil uten utfylling (øverst) og med utfylling (nederst). Dette er et mål på hvor høye verdier man kan forvente. 95 % av tiden var strømstyrken lavere enn 95-prosentilen og 5 % av tiden var den høyere enn 95-prosentilen. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 15
Figur 13. Differanse i 50-prosentil (øverst) og 95-prosentil (nederst) mellom før og etter utfylling. Merk at fargeskalaen er ulik på de to figurene. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 16 www.akvaplan.niva.no
3.2.2 Sirkulasjonsmønster For å illustrere konkrete eksempler på sirkulasjonsmønstre er fire eksempler på øyeblikksbilder av tidevannsstrøm vist i dette kapittelet; sterk tidevannsstrøm mot Sørøysundet i nord (Figur 14), og sterk tidevannsstrøm mot Vargsundet i sør (Figur 15). I begge tilfeller vises resultater fra før og etter utfylling. Eksempler på strømsirkulasjon fra annen hver time i et døgn er inkludert i Appendiks 1. Modellresultatene indikerer at strømmønsteret i området er komplisert med stor variasjon i både tid og rom. Sirkulasjonen preges i stor grad av topografien i området, med sterk strøm i områder der tidevannet presser vannet gjennom smale/grunne områder og svakere strøm andre steder. Med tanke på strømstyrke samsvarer øyeblikksbildene i Figur 14 og Figur 15 bra med strømstyrkekartene i Kapittel 3.2.1. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 17
Figur 14. Eksempel på strømsirkulasjon på tidspunkt med sterk strøm mot Sørøysundet i nord, uten utfylling (øverst) og med utfylling (nederst). Streken nederst i venstre hjørne markerer strøm på 1 m/s. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 18 www.akvaplan.niva.no
Figur 15. Eksempel på strømsirkulasjon på tidspunkt med sterk strøm mot Vargsundet i sør, uten utfylling (øverst) og med utfylling (nederst). Streken nederst i venstre hjørne markerer strøm på 1 m/s. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 19
4 Oppsummering I dette prosjektet er den numeriske strømmodellen FVCOM brukt til å beregne tidevannsstrømmer i området rundt Strømsnes i Hammerfest kommune. Det ble utført simuleringer for dagens situasjon og for et framtidsscenario med utfylling av sjøareal ved Polarbase. Sammenligning av modellresultater med måledata fra området viste at modellen ga et realistisk bilde av sirkulasjonen i fjorden. Modellresultatene indikerer at strømmønsteret i området er komplisert med stor variasjon i både tid og rom. Sirkulasjonen preges i stor grad av topografien, med sterk strøm i områder der tidevannet presser vannet gjennom smale/grunne områder og svakere strøm andre steder. Strømmen langs strandlinjen rundt Strømsneset var sterkest ytterst på neset med median strømverdi på 30-40 cm/s før utfylling. Vanlig maksimal strøm (95-prosentil) var på ca. 100 cm/s. Strømmen ble svakere med avstand fra spissen på begge sider av neset (mot Leirvika på nordsiden og Akkarfjorden på sørsiden). Simuleringer med planlagt utfylling ved Polarbase indikerte små forskjeller i median strøm i nærområdet til Strømsneset etter utfylling. Forskjellene i 95-prosentil mellom simuleringen med og uten utfylling var imidlertid betydelige. Simuleringene indikerte at den allerede forholdsvis sterke strømmen som forekom i simuleringene uten utfylling rundt de ytterste delene av neset kan øke noe etter utfylling. Modellsimuleringene med utfylling hadde en 95-prosentil på 120 cm/s i dette området. Innover Strømsneset mot Breivika vil man etter utfylling derimot kunne få redusert de høyeste strømverdiene med ca. 20 30 cm/s. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 20 www.akvaplan.niva.no
Referanser Chen, C. H. Liu, R. C. Beardsley, 2003. An unstructured, finite-volume, three-dimensional, primitive equation ocean model: application to coastal ocean and estuaries. J. Atm. & Oceanic Tech., 20, 159-186. Christensen, G., Gaardsted, F. Leikvin, Ø, Jørgensen, N. M. Dahl-Hansen, G. 2013. Polarbase grunnlagsundersøkelse og konsekvensutredning for marint miljø. Akvaplan-niva AS Rapport 5798 01 Leikvin, Ø. 2015. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 2: Bølgeeksponering. Akvaplan-niva AS Rapport: 7292 02. Padman, L. and S. Erofeeva, 2004. A barotropic inverse tidal model for the Arctic Ocean, Geophys. Res. Lett., 31(2), L02303, doi:10.1029/2003gl019003. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 21
Appendiks 1 Figur 16. Eksempel på strømsirkulasjon før utfylling på fire ulike tidspunkter. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 22 www.akvaplan.niva.no
Figur 17. Eksempel på strømsirkulasjon før utfylling på fire ulike tidspunkter. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 23
Figur 18. Eksempel på strømsirkulasjon før utfylling på fire ulike tidspunkter. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 24 www.akvaplan.niva.no
Figur 19. Eksempel på strømsirkulasjon etter utfylling på fire ulike tidspunkter. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 25
Figur 20. Eksempel på strømsirkulasjon etter utfylling på fire ulike tidspunkter. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 26 www.akvaplan.niva.no
Figur 21. Eksempel på strømsirkulasjon etter utfylling på fire ulike tidspunkter. Oseanografiske forhold ved Strømsnes i Hammerfest del 1: Strømforhold. Akvaplan-niva AS Rapport 7292 01. 27