22 juni 2001

Check vandudsigten - før du tager til stranden eller på havet

Find selv havtemperaturer og bølgehøjde for de kommende dage på Internettet med en nyudviklet model, DHI stiller til rådighed for Ingeniørens læsere i en prøveperiode på to uger: www.vandudsigten.dk

Af Jens Ramskov, Ingeniøren

Om kort tid kan vi måske høre noget lignende i morgenradioavisen. "Og vandudsigten for de kommende dage lyder: Der kan ventes gode betingelser for vindsurfere ved Klitmøller i morgen. Badning frarådes i Køge Bugt i overmorgen på grund af tilstrømning af alger fra Østersøen. De vil dog forsvinde igen efter to dage. Bølgehøjden i Østersøen vil stige så meget på mandag, at sejladsen med hurtigfærgen mellem Ystad og Rønne forventes at få store forsinkelser". En detaljeret vejrudsigt er allerede en del af dagligdagen det kan en detaljeret vandudsigt også snart blive. DHI Institut for Vand og Miljø har netop færdiggjort en prototype af en vandudsigt, som i en testperiode stilles til gratis rådighed for Inge niørens læsere.Modellen indeni Fundamentet i modellen for vandudsigten er DHI's generelle softwareværktøj Mike 3, som kan bruges til tre-dimensional modellering af strømninger i havet, langs kyster, i floder og søer. Mike 3 er udviklet gennem mere end ti år. Modellen løser de tidsafhængige ligninger for bevarelse af masse, moment, saltindhold og varme i tre dimen sioner, de såkaldte Navier-Stokes ligninger.

For vandudsigten for de danske farvande går man ud fra randbetingelserne (bl.a. tidevand) i den Engelske Kanal mellem Calais og Dover og en linie mellem Bergen og Shetlandsøerne. Inden for dette område regner modellen så på, hvad der sker i Nordsøen, de indre farvande og Østersøen, under indvirkning af bl.a. vindens hastighed og retning, lufttemperaturer, trykfelter og solindstrålingen. Det sammenholdes løbende med de måledata af havet, der opsamles fra bøjer og skibe, og satellitmålinger af eksempelvis algeforekomster. Da hverken måledata eller model i princippet er perfekt, benytter man en teknik, der hedder dataassimilering, hvor man bruger information fra begge verdener og assimilerer dem (dvs. får dem til at nærme sig hinanden). Beregningen sker i dag i et gitter med en opløsning, der varierer mellem en tredjedel og tre sømil. Ønsker man at studere forholdene mere detaljeret for eksempel i danske fjorde, kan modellen levere de randbetingelser, der er nødvendige for at foretage sådanne beregninger.Vi taler om en verdenspremiere. Det er nemlig den første samlede model til forudsigelse af havets opførsel, der nogensinde er fremstillet.

Andre steder i verden har man talt om noget tilsvarende. Men vi har rent faktisk gjort det, siger projektlederen bag vandudsigten, civilingeniør Karl Iver Dahl-Madsen med stolthed. Det nuværende DHI er en sammenslutning af to institutter, det gamle DHI (Dansk Hydraulisk Institut) og VKI (Vandkvalitetsinstituttet). Og det er den kombinerede viden om strømningsteknik og biologiske fænomener, der har gjort det muligt at udarbejde en vandudsigt, der både kan forudsige temperaturer, bølgehøjde, strømhastighed og -retning, saltindhold, iltindhold og algevækst.

Vandmiljøplanen var startskuddet

Med vandmiljøplanen har Danmark postet enorme beløb i at overvåge vandmiljøet. Fra hundredvis af lokationer opsamles data om forholdene i det danske vandmiljø. Nogle steder sker dataopsamlingen kun få gange om året, andre steder meget oftere, og ved Drogden i den sydlige del af Øresund har Københavns kommune som det eneste sted en kontinuert opsamling af data om algemasse og næringssalte. Disse data er sammen med meteorologiske data input til modellen bag vandudsigten. DHI har som en del af vandmiljøplanen for Miljøstyrelsen og Danmarks Miljøundersøgelser udarbejdet en såkaldt farvandsmodel, der har været startgrundlaget for den nye vandudsigt. Modellen har i sin indledende fase også været brugt til forudsigelse, da broelementerne til Øresundsbroen skulle på plads. Men det kan det være svært at få ikke mindst økologiske data til modellen.

Traditionelt har havbiologer og lignende taget på togt, når de skulle samle data ind. Men det dur slet ikke, når vi har med hurtigt varierende data at gøre. Vi skal mindst være i stand til at opløse tidevandscycklusen, siger Karl Iver Dahl-Madsen. I princippet kræver vi samme datamængde og nøjagtighed, som der skal til for at styre en kemisk virksomhed. Foreløbig må han nøjes med noget mindre. De store broprojekter i Danmark har dog sat voldsom fokus på området og bidraget til, at viden om salt- og iltforhold i havet er øget betydeligt. Men den økologiske modellering er stadig ekstrem vanskelig. Man kan umuligt beskrive alle ting i detaljer, så det gælder om at skære i gennem og finde det rigtige niveau. Kan vi nå op på at beskrive 50-70 procent af virkeligheden er det fint, siger Karl Iver Dahl-Madsen. Den nuværende model viser forholdene i de danske farvande i en 72 timers periode, hvoraf de første 36 timer viser, hvad der er sket før det aktuelle tidspunkt, og de sidste 36 timer er en prognose. I øjeblikket opdateres resultaterne en gang daglig. Opdateringen vil snart ske hyppigere. Der er heller ikke noget i vejen for, at vi kan se længere frem i tiden. Vi kan i princippet komme op på fem dages forudsigelse som for vejret, og måske i virkeligheden også noget længere, da tidskonstanterne i havet er relativt lange, og forhold som tidevand kan forudsiges med sekunders nøjagtighed vilkårligt frem i tiden, siger Karl Iver Dahl-Madsen.

Men den forbedring, der skønnes mest vigtig lige nu, er muligheden for at zoome ind på mere detaljerede forhold omkring fjorde, søer og vandløb. Data giver allerede muligheder for at gøre det. Det er kun simpelt programmeringsarbejde, der skal til. Så i løbet af kort tid, vil den finesse være mulig. Prototypen af vandudsigten er færdiggjort på rekordtid. 11 personer har siden marts fået modellen op at køre i daglig drift. Ikke mindst har tilknytningen mellem websiden og de mange data (ca. 1 gigabyte per 72 timers simulering) dog været krævende. En del af opgaven er henlagt til firmaet Memobase i Køge.

En verden under havet

Ud over at være en vandudsigt, kan modellen bruges til andre ting eksempelvis til at vurdere forskellige scenarier ved klimaforandringer. Den kan også forudsige, hvordan oliespild vil sprede sig. Og hvis modellen bliver mere finmasket, vil præcisionen kunne øges betydeligt. Desuden er der flere ting, som ingeniørerne vil forsøge at putte ind i modellen. Det drejer sig ikke mindst om biologiske forhold og transport af miljøfremmede stoffer. Man kan også forestille sig, at modellen gav prognoser for, hvor fiskene er i havet, eller hvor mange vandmænd og brandmænd, der kan forventes ved badestrandene, siger Karl Iver Dahl-Madsen. Hos DHI tror man på, at det kan blive en god forretning at forudsige, hvordan havet opfører sig. Derfor er man nu ved at undersøge, hvordan man kan kommercialisere produktet. Det gælder både i Danmark og som en eksportvare. Hos Dansk Sejlunion kan generalsekretær Dan Ibsen, Dansk Sejlunion godt se fordelene ved en vandudsigt. Hvis den findes offentligt tilgængeligt, vil vi da gerne lave et link fra vores hjemmeside. Men jeg tvivler på, at det er noget, man vil betale penge for. Karl Iver Dahl-Madsens slutvision er at opbygge en fuldstændig virtuel vandverden, som eksempelvis dykkerne kan bevæge sig rundt i, før de tager turen ned i den virkelige verden. Men som naturligvis også kan bruges til ren underholdning.