Dype havstrømmer målt fra verdensrommet

Nye forskningsresultater ved Geofysisk Institutt viser en sammenheng  mellom dype havstrømninger som transporterer  vann  gjennom Færøybankkanalen, og forskjellen mellom havnivået i to punkter sørvest for Færøyene. Færøybankkanalen er 840m dyp og er den dypeste forbindelsen mellom Arktis og Norskehavet og Atlanteren. Her strømmer kaldt vann fra nord sørover med mer enn 1m/s! Et undersjøisk vannfall! Dette vannet fordeles så i hele Atlanteren og er en viktig del av den store sirkulasjonen av havstrømmer. Derfor er forskere interessert i å finne ut mer om hva som påvirker denne transporten. I denne oppgaven skal vi se på noen av dataene forskere har brukt for å finne ut mer om dette viktige området.

På kartet ser vi Færøyene og Nord-Atlanteren. De grå fargene illustrerer bunntopografi (havdyp). Pilen viser at havstrømmen går langs den dypeste delen av kanalen. Stjernene illustrerer punkter hvor havnivået har blitt målt av satellitter. Målingene fra satellittene skjer kontinuerlig og er lett tilgjengelige. Vi er interessert i forskjellen i havnivå mellom disse punktene, fordi en slik forskjell kan påvirke de dype havstrømningene. Kartet viser også tre sirkler som markerer målepunkter hvor hastigheten til havstrømmen har blitt målt med måleinstrumenter.  Disse har blitt satt ut på et tokt, og blitt hentet inn noen måneder senere (se bildet nedenfor). Et slikt tokt er en tidkrevende og dyr operasjon (men gøy!). Hastighetene til havstrømmen kan brukes til å beregne hvor mye vann som transporteres dypt nede i havet. Transport av vannmasser er vanligvis gitt i enheten Sverdrup, som betyr million kubikkmeter per sekund. 1 Sverdrup tilsvarer omtrent vanntransporten til 238 Niagarafall eller ferskvann til hav fra alle elver på jorden sammenlagt.

Bilde 3:  Instrumentet inni oppdriftskulen måler hvordan vannet strømmer med hjelp av akustiske signaler.  Bilde fra Elin Darelius, UiB.

1. Last satellittmålinger (fra de to punktene) inn i GeoGebra (pass på å ha fire desimaler) og beregn forskjellen mellom disse ved å subtrahere H-vest fra H-øst. Den nye kolonnen i regnearket kalles «H-forskjell».  Disse dataene er gitt som avvik til et gjennomsnitt (til perioden 1993-2012). Derfor betyr positive verdier at havnivået er høyere enn gjennomsnittet og negative verdier betyr at havnivået er lavere enn gjennomsnittet. Tiden er gitt som dager fra 01.08.2012 til 01.12.2012 .

      FAKTABOKS

• Dersom det er en havnivåforskjell mellom de to punktene, betyr det at havnivået skråner fra den ene siden til den andre.
• Forskjellen i havnivå fører til en trykkforskjell ned i havdypet, siden det ligger mer vann over punktet på den ene siden enn den andre (og vann veier mer enn luft).
• Vannet vil bevege seg fra høyt til lavt trykk, for å gjevne ut trykkforskjellen.
• På grunn av jordens rotasjon vil det oppstå en fiktiv kraft på vann i bevegelse som vil avlede vannet i motsatt retning av trykkraften.
• Når trykkraften og kraften fra jordrotasjonen er like store, settes det opp en strøm som ikke går fra høyt til lavt trykk, men 90 grader til høyre for trykkraften. 
• På den nordlige halvkule vil altså kraften fra jordrotasjonen virke til høyre for bevegelsen, mens på den sørlige halvkule vil den virke til venstre. Se illustrasjon!

2. Plott havforskjell (langs Y-akse) mot tid (langs X-aksen) i GeoGebra (fjern alle navn og objekt). Finn et uttrykk for endring i havnivåforskjellen over tid ved å bruke lineær regresjon. Synes du denne modellen er en god tilnærming til dataene?

3. Last vanntransportdata fra den samme perioden inn i GeoGebra og bruk igjen lineær regresjon for å finne uttrykket for den rette linjen som passer til datapunktene. Sammenlikn uttrykkene fra oppg. 2 og 3. Hva er likt og hva er forskjellig?

4. Det er vanskelig å si om det er en sammenheng mellom vanntransporten og havnivåforskjellen ut i fra trendene vi har beregnet. Derfor skal vi nå plotte havnivåforskjellen (H_forskjell) mot transport ( i stede for å plotte hver av dem mot tid). H_forskjell skal være langs X-aksen og transporten langs Y-aksen.  Bruk lineær regresjon og legg til en rett linje som passer best til datapunktene. Hvordan kan denne lineære modellen tolkes?

5. Bruk den lineære modellen til å finne ut a) hvordan transporten  endrer seg ved en havnivåforskjellen på 0.15m og b) hva som skjer med havnivåforskjellen hvis transporten minker til 1 Sv.

Vi har sett at det er en sammenheng mellom øst-vest-forskjell i havnivå og dype havstrømmer. Som beskrevet over er et tokt for innsamling av strømdata mer komplisert og tidkrevende enn å motta direkte satellittmålinger av havnivå. 

6. Hva tror du resultatet vi har kommet frem til kan brukes til i forbindelse med overvåking av havstrømmen fremover?

_____________________________________________________________________________

Satellittmålinger hentet fra:

http://www.aviso.altimetry.fr/en/home.html

Vanntransportdata beregnet fra havstrømhastigheter:

Elin Darelius og Ilker Fer, forskere ved Geofysisk Institutt, UiB