Gabriel: Bli kjent med Målestasjonen i Store Lungegårdsvann

I denne oppgaven skal vi bli kjent med målestasjon Gabriel og lære om hva den måler.

Videoen nedenfor forklarer litt om om Gabriel og hva den måler. Du kan lære mer, laste ned data og se live målinger på nettsiden www.ektedata.no.

Målestasjonen Gabriel er oppkalt etter “Sjur Gabriel» som er en av hovedpersonene i den første romanen om “Hellemyrsfolket” av Amalie Skram. Gabriel er forankret på et lite platå i Store Lungegårdsvann rett ved Amalie Skram VGS i Bergen.  Målestasjonen er en såkalt profilerende havbøye, dvs at den blir brukt til å måle og studere vannets egenskaper. Bøyen er en såkalt profilerende bøye; dette vil si at den er består av to hoveddeler; selve bøyen som flyter med instrumenter montert på toppen, og et CTD- instrument som henger i en kabel og senkes ned og opp gjennom vannsøylen. Dette instrumentet gir oss informasjon om egenskapene til vannet på forskjellige dybder. CTD er en forkortelse for Conductivity, Temperature og Depth, som er de tre viktigste parametere man måler i en slik vertikal profil av vannsøylen. Fra konduktiviteten kan saltholdigheten i vannet avledes, og sammen med temperatur bestemmer dette vannets tetthet og dermed også lagdelingen i vannsøylen. Påmontert denne CTD-en er også sensorer som måler oksygen, fluorescens og turbiditet. Gabriel har også en værstasjon på toppen som måler blant annet lufttrykk, vindhastighet og -retning, og lufttemperatur. Bøyen drives av solcellepaneler og sender data kontinuerlig via et mobilt nettverk.

Gabriel har vert utplassert i Store Lungegårdsvann siden juni 2015 og har målt siden med unntak av korte perioder for vedlikehold. Man kan se grafisk hva har blitt målt på hjemmesiden til Gabriel under «visualisering av data». Her kan man også laste ned data og kopiere til program som Excel, Word, Geogebra eller Matlab. Hvite felt er perioder det ikke har vert målinger. ‘

Oppgave

a) Gå inn på nettstedet til Gabriel (www.ektedata.no ) Se først videoen om Gabriel og gå deretter inn på målingene fra det siste døgnet nederst på fremsiden (dagsgrafer). Når var den siste målingen som vises der og hva var vanntemperaturen på 0.5m og 17.5 dybde da?

b) Hva er en parameter? Forklar hva ulike parametere bøyen måler, hvilke enheter disse har og hva disse kan fortelle oss. (Hint: Du finner svarene under dagsgrafer)

c) Hvor er vannet varmest? Ved bunnen eller nærmest overflaten? Gå inn på www.ektedata.no/innhold/visualisering-av-data for å sjekke om dette alltid er tilfellet. Hvorfor tror dette er slik? Tror du det her er forskjell på ferskvann og saltvann?

d) Se om du finner informasjon om saltholdigheten. Hvordan varierer denne med dypet og hvorfor?

e) Hvor tror du vannet med lavt saltinnhold kommer frå? Og hva med det salte vannet?

f) Bruk tilgjengelige kilder og finn ut hva vi mener med «tetthet». Hvordan tror du tetthet kan være med å bestemme fordelingen av hvor i dypet vi har saltere eller kaldere vann?

g) Forklar hvorfor vi bruker trykk i havet til å måle dybde. Brukt tilgjengelige kilder. Hva er enheten dbar og hva er denne tilsvarer dette i dybde-enheter?

h) Gå inn på www.ektedata.no/innhold/visualisering-av-data og sjekk endringene i vanntemperaturen over tid. Hvilke sesongendringer ser du? Hvis du zoomer inn på en kort tidsperiode kan du se døgnvariasjoner i vanntemperaturen? Hva tror du styrer vanntemperaturen?

i) Hvor er oksygeninnholdet i vannsøylen høyest? Hvorfor og hvor kommer dette oksygenet fra tror du?

j) Hva er turbiditet og hvordan tror du denne er i Store Lungegårdsvann sammenlignet med et åpent hav, og hvorfor? Ved hvilken dybde er turbiditeten høyest?

k) Hva er fluorescens og hva tror du dette kan fortelle oss noe om? Når på året tror du denneverdien vil være høyest og hvorfor? Hva tror du denne verdien avhenger av? Hvis Store Lungegårdsvann  hadde vært 300m dypt, hvordan tror du denne verdien ville vert ved bunnen da, og hvorfor?

Ekstra:

l) Hvorfor tror du vi måler vær og hav på samme sted? Hvordan kan været påvirke havet eller havet påvirke atmosfæren?

m)Dersom vinden over Store Lungegårdsvann øker hva tror du skjer med vannet?

n) I tilfellet til bøyen Gabriel i store Lungegårdsvann hva tror du har mest innvirkning på tettheten til vannet; temperaturen eller saltholdigheten, og hvorfor?

o) Kan du si noe om klimaendringer ved å se på målinger frå denne bøyen? Hvordan eller hvorfor ikke?

p) Last inn målinger av lufttemperatur fra Gabriel for hvert dykk i en hel uke HER

Valg 1: «Lufttemperatur»
Valg 2: «Alle data i perioden»
Valg 3:  «17.06.2016-24.06.2016» (DD.MM.ÅÅÅÅ)
Valg 4: «Alle Dybder»

Du vil nå få opp en .txt-fil med flere kolonner nedover (kolonner går nedover og rader går bortover).  Disse kolonnene kopierer du inn i regnearket i Geogebra. Den første kolonnen er tiden, den andre er nummeret på målingen og den tredje er verdien på målingen.  Marker den andre og den tredje kolonnen, høyreklikk og velg «lag liste med punkter». X-aksen i grafikkfeltet representerer nå tiden og y-aksen representerer lufttemperatur. Juster aksene og lag en passelig zoom slik at punktene i diagrammet fyller hele skjermen. Sett navn og enheter på begge akser. Hva er lufttemperaturen klokken 06 den 19. juni? Kan du fargelegge dette punktet rødt? Lag til slutt et skjermbilde av grafikkbildet.

Dersom du har problemer kan du se DENNE videoen om hvordan man laster inn og plotter data fra Gabriel i Geogebra.
Kan du se et mønster? Hvis, ja, gjentar dette mønsteret seg?

Bøyen Gabriel måler forskjellige egenskaper i luften og vannet, dette er såkalte parametere. Nedenfor har listet alle parametere som bøyen måler og hva disse kan fortelle oss.

• Lufttemperatur, gir temperaturen i luften. Denne har en døgnvariasjon og endrer seg med værforhold og sesong. Langsiktige endringer i lufttemperatur (over mange år) kan knyttesopp til klima.Måles i grader Celsius.
  
• Vindstyrke, gir oss informasjon om vindens styrke i det tidspunktetmålingene blir tatt. Kan knyttes opp til friksjonsdrevet havsirkulasjon og bølger i vannet. Måles i m/s.
• Vindretning, forteller oss om vindens retning i grader relativ til Nord.
• Lufttrykk, er trykket over et område i atmosfæren, og oppstår som følge av vekten til luften over området. I atmosfæren er det områder med høytrykk og lavtrykk, og dette resulterer igjen i vindmønsteret og knyttes opp til det generelle været. Luftrykket kan sammenlignes med trykket andre steder og dermed forklare vindretningen. Trykket måles i dbar. 1 bar er definert som100 kPa, og gjennomsnittlig atmosfæretrykket ved havnivå er 1,01325 bar.
• Vanntemperatur, gir oss temperaturen i vannet på ulike dypmed intervall på 10 sekund. Har oppløsning på 0,001 ±C og nøyaktighet på 0,01 ±C. Sammen med saltholdighet sier dette oss noe om tettheten til vannet.Måles i grader Celsius.
• Konduktivitet, er direkte avhengig av vannets saltholdighet. Konduktivitet er en egenskap et stoff har til å lede strøm. Ved å måle konduktiviteten gjennom vannet regnes det ut hvor mye salt som er i vannet. Den tekniske termen for saltinnholdet i havet er “halinitet” eller “saltholdighet”.Havet er naturlig salt, med omtrent 3,5 % salt. I oseanografien er det en tradisjon for å uttrykke saltholdighet ikke i prosent,men i tusendeler somer omtrent det samme som gram salt pr liter sjøvann. Enheten “psu” (practical salinity unit) brukes også. Vanlige saltholdighetsverdierfor sjøvann og havvann er 34–36. I områder der det er stor ferskvannstilførsel kan saltholdigheten være betydelig lavere, og i enkelte områder, for eksempel i Dødehavet der det er høy fordampning, kan saltholdigheten være opp mot 40. Sammen med temperatur gir saltholdigheten tettheten til vannet.
• Oksygenkonsentrasjon, sensoren måler hvor mye oppløst oksygen som er vannet. Oksygen kommer i vannet ved overflaten der atmosfæren er i kontakt med vannet. Opptaket øker gjennom turbulent aktivitet, som for eksempel bølger. Oksygennivået er størst ved overflatenog innholdet av oksygen kan dermed gi oseanografer informasjon om hvor lenge siden en vannmasse har vert ved overflaten. Oksygeninnholdet i vannet kan også gi en indikasjon på hvor lenge en vannmasse har ligget urørt, dvs. ikke blitt fornyet via blanding med andre vannmasser. Dette er fordi organismer (som bakterier) bruker oksygenet slik at oksygenkonsentrasjonen over tid vil minke. På denne måten kan oksygeninnholdet være et mål på alderen til vannet. Oksygen brukes derfor som et slags “sporstoff” og karakteristikk til en spesiell vannmasse.Måles i mg/l men data vises is prosent oksygenmetning.
• Fluorescens, er et mål på utstrålt lys fra en substans som har absorbert stråling fra for eksempel solen. Fluorescens er en form for luminescens og er direkte avhengig av biologisk masse somhar absorbert og deretter emittert stråling. Dette gir oss dermed et mål på biologiskmasse som for eksempel ulike type plankton i vannet.Måles i ug/l.
• Turbiditet, er uklarheten i vannet og er forårsaket av et stort antall av partikler som generelt er usynlig for det blott øyet, i likhet med røyk i luft. Turbiditeten er et viktigmål for vannkvaliteten. Økt uklarhet kan komme av biologiske partikler som for eksempel plankton, sedimenteri vannet, eller annen type forurensing somfor eksempel støv eller kjemiske partikler. Måles i FTU (Formazin Turbidity Unit).

Bilde på fremsiden: Målestasjonen Gabriel i Store Lungegårdsvann. Foto: Øyvind Paasche.