15 January 2020 news

På senvinteren svømmer enorme mengder torsk fra Barentshavet inn til norskekysten for å gyte. Brorparten av dem gyter utenfor Lofoten og Vesterålen. Når torskeeggene klekkes, er ikke yngelen svømmedyktige og de har derfor ikke annet valg enn å la seg føre med havstrømmene tilbake til Barentshavet.

Forskere har i en årrekke brukt matematiske modeller til å beregne ruten. Disse modellene har dessverre en vesentlig svakhet. De har ikke i stor nok grad tatt hensyn til de sterke kreftene fra tidevannet.

Eli Børve, Akvaplan-niva forsker og stipendiat ved Institutt for geofag ved UiO, har 3 år forsket på hvordan tidevannsstrømmene påvirker ruten til torskeyngelen. De nye beregningene i doktorgradsavhandlingen hennes i oseanografi viser at tidevannet kan ha mye å si for hvordan torskeyngelen fraktes nordover.

Forskningen hennes kan bety mye for å finne ut hvilke havområder som bør vernes mot mulig, fremtidig oljeutvinning.

– Det er viktig å vite hvor torskeyngelen er. Vi skal leve av torsken i mange år. Vi snakker om sterke strømmer. Fra Moskenes tar det bare noen uker før torskeyngelen er utenfor Vesterålen. Tidevannet kan spille en rolle for hvordan yngelen blir transportert. Beregningene mine er derfor viktige for å få vite hvilke områder som er mest sårbare ved forurensning, poengterer Eli Børve.

Tunge simuleringer

For å gjennomføre disse beregningene har hun benyttet en velbrukt, matematisk modell som beregner strømmene i havområdet fra fastlandet og ut i dyphavet utenfor Lofoten og Vesterålen. Rent teknisk er havområdet i modellen delt opp i én million felter. Innenfor hvert av disse feltene må hun forholde seg til gjennomsnittsverdiene av slike ting som retningen og hastigheten på havstrømmen – selv om det skulle være lokale forskjeller innad i et enkelt felt. Forklaringen er den begrensete kapasiteten på datamaskinen. Hun kan derfor ikke ha så høy oppløsning som ønsket, selv om simuleringene hadde blitt mye bedre.

Eli Børve har likevel funnet en god løsning. I havmodellen har hun muligheten til å skille geografisk på hvor stor oppløsningen skal være. Det gjør det mulig for henne å ty til høy oppløsning i trange sund og grunne områder, der de lokale forskjellene i strømmene er svært store, mens hun kan nøye seg med lav oppløsning i åpent hav, der de lokale forskjellene er små. Med denne nye måten å tenke på kan Eli Børve beregne langt mer presist hvordan havstrømmene blir påvirket av tidevannet. Denne nyanseringen mellom høy og lav oppløsning var ikke mulig i de gamle havmodellene.

Resultatene hennes passer bra med de gamle tidevannsmodellene til Halvard Moe på forskningsinstituttet Simula og den nå pensjonerte professoren Bjørn Gjevik på Matematisk institutt ved UiO. De viste hvordan tidevannsbølgene sprer seg i Lofoten og gjennom smale sund. Bjørn Gjevik har også, i samarbeid med tidligere stipendiat Birgit Kjoss Lynge og UiB-professor Jarle Berntsen sett på spredningen av partikler i den voldsomme Moskstraumen i det grunne havområdet mellom ytterspissen av Lofoten, Moskenesøya og den ubebodde øya Mosken i Værøy kommune.

Enorme krefter

Moskstraumen passerer en grunn, undersjøisk rygg. Her er tidevannsstrømmen like sterk som havstrømmen. Fire ganger i døgnet snur tidevannet. Når det er flo, presses havvannet østover. Når det er fjære, presses vannet motsatt vei. Det betyr at tidevannet dytter enorme mengder vannmasser frem og tilbake over den grunne, undersjøiske ryggen hver sjette time. Moskstraumen er også kjent for de voldsomme virvlene.

– De sterke strømmene og virvlene skyldes at store vannmasser blir presset igjennom smale sund. Da må hastigheten økes for å unngå en enorm opphoping av vann på den ene eller andre siden.

Du kan se for deg Moskstraumen som en kraftig pumpe som sender torskeyngelen videre ut i storhavet. Selv om Moskenesstraumen er den mest kjente og heftigste pumpen, fins det også en kraftig pumpe i Røsthavet mellom Værøy og Røst som sender torskeyngelen videre ut i Norskehavet.

Når vannmassene presses gjennom de grunne områdene, vil friksjonen fra den skrånende bunnen bremse opp tidevannet. Da forsvinner noe av energien. Men den fysiske verden er slik at energien ikke bare kan forsvinne. Energien må overføres til noe annet. Det forklarer de store virvelstrømmene rundt de to øysamfunnene Værøy og Røst. Her er kreftene fra tidevannet like sterke som i havstrømmen.

– Vi tror denne mekanismen påvirker hvordan torskeyngelen blir transportert ut av Vestfjorden.

Sundene puster

Som om dette ikke er nok, må Børve også ta hensyn til fysikken i de områdene der tidevannet presser seg igjennom smale sund i Lofoten, slik som i Nappstraumen mellom Moskenesøya og Vestvågøya og Gimsøystraumen mellom Vestvågøya og Austvågøya.

Hvordan vannet presses igjennom de smale sundene i Lofoten, kan sammenlignes med hvordan du puster. Når du trekker inn luft, er det luft fra området rett rundt munnviken din. Når du blåser luften ut igjen, sender du den langt frem slik at du unngår å puste den samme luften inn igjen. Når vannet suges innover, er det vannmassene langs kanten av munningen som dras inn først. Når tidevannet snur, pumpes vannet i strie strømmer rett fremover. Det betyr at det ikke er de samme vannmassene som dras inn og pumpes ut igjen når tidevannet skifter retning.

– Dette er med andre ord en asymmetrisk tidevannsstrøm. Selv om tidevannet går frem og tilbake, blir vannmassene byttet ut.

Fenomenet er viktig. Slik rekker fiskeyngelen å bli dyttet videre før strømmen snur igjen, og sannsynligheten er derfor liten for at yngelen blir sugd tilbake igjen.

– Vi er likevel usikre på hvor viktige disse kanal- ene er. Yngelen må befinne seg veldig nære eller inni stredene for at de skal kunne bli transportert videre, presiserer Børve.

Ved å sammenligne beregningene hennes med simuleringer der tidevannsstrømmene ikke er blitt tatt hensyn til, kan Eli Børve finne ut av hvor mye tidevannet betyr for transporten av torskelarver.

Pumper havvann

Simuleringene hennes bryter med det klassiske bildet av betydningen av tidevann.

– Man har tidligere tenkt at tidevannet er en syklus der vannet kommer tilbake igjen til utgangspunktet, men det skjer mye mer enn det. Vi har funnet mange spennende effekter når vi simulerer de sterke tidevannsstrømmene og tar hensyn til den undersjøiske topografien langs kysten. Strømmene ved Moskenes og gjennom de trange sundene pumper effektivt havvannet ut til de ytre delene av Lofoten.

Simuleringene hennes krever svært stor regnekapasitet. Eli Børve gjennomfører dem på en av landets kraftigste tungregnemaskiner, som er flere tusen ganger kraftigere enn PC-en på skrivepulten din. Likevel trenger dataprogrammet to til tre døgn for å simulere hvordan havstrømmene og tidevannet påvirker transporten av torskeyngel en måned frem i tid.

Artikkelen har tidligere være publisert i UiOs forskningsmagasin Apollon (Yngve Vogt).