Kryssende bølger utenfor Stad. Foto: Thomas Bickhardt.
Kryssende bølger utenfor Stad. Foto: Thomas Bickhardt.

Forskningen bak et bølgevarsel

Båtsesongen er i gang for mange. Et pålitelig bølgevarsel kan gjøre seilasen tryggere for både små og store båter.

Tryggere forhold for skipstrafikken har vært utgangspunktet for varselet som Uni Research Polytech AS har utviklet på oppdrag fra Kystverket. Bølgevarslet er tilgjengelig for alle på sidene til BarentsWatch. 

To hovedtyper bølger

Bevegelse i havoverflaten har mange årsaker, blant annet tidevannsbølger, tsunami ved jordskjelv, eller bølger skapt av skipstrafikken. Men bølgene som har betydning for bølgevarsler skapes av vind, enten langt borte eller lokalt. De kalles havbølger eller vindsjø.

Havbølger dannes av lavtrykk som ligger langt ute til havs. Når bølgene forlater området med vind, blir de regelmessige og får lang bølgelengde i forhold til høyden. Slike dønninger kan vandre store avstander over havet. Underveis modifiseres de av flere forhold, blant annet ny vind og kryssende bølger. Når havbølgene kommer inn over grunnere vann, får de ikke lenger nok dybde til å kunne reise videre i sin opprinnelige form. Dønningene bygger seg opp til brenninger som brytes når bølgeskråningen blir for bratt.

Godt med sjø ved Tvistein fyr. Foto: Kystverket. Bølger som fortsatt befinner seg lokalt i området der de dannes av vinden, kalles for vindsjø. Disse bølgene kan være svært uregelmessige.

Mens vindsjø er avhengig av lokal vind, kan havbølger, som ble dannet langt borte, slå inn mot kysten også i vindstille vær.

– Det er vanskelig å si hvilke bølger som er farlige. Det avhenger av lokale forhold og bølgenes historikk. Men generelt kan man si at havbølger, som ofte er større og lengre, er verre for store fartøy, mens vindsjø, som ofte er krappere og kortere sjø, skaper større problemer for de mindre fartøyene, sier Lothe.

En hundreårsbølge er et statistisk fenomen. Et bølgefelt har bølger med ulike frekvenser og høyder. Teoretisk sett vil to av disse bølgene av og til møtes og legge seg over hverandre slik at en enkeltbølge blir dobbelt så høy som bølgene rundt.

– Det er vanskelig å forutsi hundreårsbølger, men vi skal kunne si noe om sannsynligheten for at det skjer, sier Lothe.

Noen områder er farligere enn andre

Noen steder langs kysten konsentreres bølgeenergien inn mot fokuspunkt. Det gjelder blant annet grunner ute i sjøen som leder bølger opp mot hverandre fra flere sider slik at bølgene kolliderer. Slik kryssende sjø, ofte i le av grunnene, skaper uforutsigbare forhold for skipstrafikken.

– Vi har laget varsler for dette på Barentswatch. Slike kjente fokuspunkt for bølger med spesielt farlige områder er Stadt, Hustadvika ved Molde og utenfor Ålesund, sier Lothe.

Vil varsle strømsjø

Han arbeider også med å lage bølgevarsler for strømsjø. Havstrømmer langs land eller på grunt vann, renner sakte på grunn av friksjonen. Når strømmen når dypere vann, øker farten. Strømsjø oppstår når variasjon i strømmene skaper kryssende sjø.

– Bunntopografien endrer strømmens hastighet. Vi gir nå bølgevarsler, «strinnvarsler» som det heter lokalt, for Moskstraumen i Lofoten, sier Lothe.

Moskstraumen er en sterk tidevannsstrøm med strømvirvler i den ytre delen av Lofoten der det kan være opptil 40 cm høydeforskjell mellom havflaten i Vestfjorden og Norskehavet.

Sjekk her for strømvarselet Moskstraumen og Saltstraumen


Ferga Landegode trafikerer i områdene rundt Moskstraumen og Lofotodden. Foto: Leif Arne Olaussen.

Beregner bølgene

Bølgevarslene baserer seg på data fra de store værvarslingsmodellene. Målinger av bølger på havet settes inn i datamodellene som beregner hvordan bølgeforholdene vil være langs kysten. Lokale forhold som fast batymetri (bunntopografi), lokal strøm og varierende lokale vindforhold, legges til regnemodellene for å få ut et så korrekt bølgevarsel som mulig.

– Dette er sanntidsvarsel, ikke sanntidsmåling, presiserer Lothe.

Siden lokale forhold vil variere svært mye langs kysten, beregnes bølgene her for hver hundrede meter.

Bøyer måler bølgene

Mens varslingsmodeller beregner hvordan bølgene sannsynligvis er og blir de neste dagene, er det i Vestfjorden en bølgebøye som måler hvordan bølgene faktisk er. Bølgebøyen med navnet Waverider er forankret til havbunnen. Den registrerer bølgehøyder, bølgeperiode og bølgeretning i sanntid ved hjelp av et akselerometer som måler de vertikale hastighetsendringene når bøyen følger bølgene opp og ned.

– Dette er til god hjelp for skipstrafikken, ikke minst for fiskefartøy som ikke ønsker å gå ut hvis det er krappe bølger på fiskefeltet, sier Øyvind Breivik, avdelingsleder ved forskningsavdelingen på Meteorologisk institutt i Bergen.

Bølgevarsler er en del av værvarslene.

– Bølgebøyen gir ikke bare data om bølger i sanntid. De viser også hvor gode bølgevarslene er, sier Breivik.

Kombinerer bølgemåling med sjømerke

Det finnes svært få egne bølgebøyer langs norskekysten som Meteorlogisk institutt har tilgang til. Unntaket er bøyer i Sulafjorden.

– Her skal Vegvesenet samle bølgestatistikk for en kommende fjordkryssing langs E39. Det hjelper oss meteorologer at bølgene måles ute i havet ved oljeplattformene, men vi ønsker flere bølgebøyer langs kysten. Men det er dyrt. Det kan fort koste flere hundre tusen per bøye i året, når man må ut og sjekke dem og bytte batteripakker, sier Breivik.

Han håper pilotprosjektet til senter for farled, fyr og merker (FFM) i Kystverket, som kombinerer sensorteknologi på eksisterende sjømerker, er en fremtidig løsning. Siden 30. oktober 2018, har et eksisterende flytende sjømerke, en såkalt SmartBøye, på fiskefeltet Fauskane utenfor kysten av Møre og Romsdal, vært forsynt med ulike sensorer for måling av meteorologiske livedata fra feltet.

– Her måler vi vind, strøm og bølger, samtidig som den fungerer som en navigasjonsinnretning for de sjøfarende, sier Ruben Iversen, seniorrådgiver ved FFM i Kystverket.

Bøya på Fauskane er nå produksjonssatt og vises i Bølgevarselet. For mange er det interessant å se om det er et godt samsvar mellom varsel og målingene her.

Sjømerket, som er forankret på 40-45 meters dyp, har tålt mye juling, både vind på 28 m/s og bølgehøyder på 19 meter. SmartBøyen er foreløpig kun på teststadiet, så Kystverket kan ikke publisere data ennå, men Iversen håper data kan bli tilgjengelige for brukerne fra sommeren av. Han håper også på flere slike flytende kombinasjonsbøyer langs kysten.

– Hvis vi bruker eksisterende infrastruktur, blir det mindre ekstraarbeid med slike kombinerte bølgebøyer enn om vi skulle utplassere enda flere innretninger bare for meteorologiske data, i tillegg til de bøyene vi har i dag. Vi må uansett ut og jevnlig sjekke sjømerkene. Hvis vi monterer sensorer på dagens sjømerker kan vi kanskje i fremtiden også måle saltnivå og mikroliv, i tillegg til vind, bølger og strøm, sier Iversen.