1.aktivitāte

Izstrādāts viļņu lauka modelis

Kategorija: 1.aktivitāte

 

 Granta 1.aktivitātes ietvaros izstrādāts suspendēto daļiņu transportēšanas modelis, kam par pamatu ņemts starptautiski atzīts un lietots trešās paaudzes spektrālais viļņu modeli WAM (Komen et al., 1994) un koriģēta informācija par ģeostrofiskajiem vējiem. Šī pieeja detalizēti aprakstīta Räämet & Soomere (2010) un Soomere & Räämet (2011) pētījumos. Viļņu modeļa WAM darbība pielāgota visai Baltijas jūras teritorijai ar aptuveni trīs jūras jūdžu izšķirtspēju. Latvijas piekraste no Papes līdz Ainažiem tika sadalīta 34, aptuveni 5.5 – 7 km garās joslās. Šīs joslas atbilst viļņu modeļa piekrastes režģa šūnu ģeometriskā centra novietojumam. Katrai piekrastes joslai tika aprēķināts vidējais nozīmīgais viļņu augstums, 99.863, procentiles attiecība,  (nozīmīgā viļņu augstuma vērtība, kas novērojama 12h gadā) kā arī maksimālās nozīmīgās viļņu augstuma vērtības. Viļņu modelis darbināts ar 10 m augstuma vēja datiem, kas iegūti no SMHI (Swedish Meteorological and Hydrological Institute) ģeostrofisko vēju datubāzes.

Pagātnes viļņu īpašību datu kopas iegūtas 38 gadu periodam, no 1970. – 2007. gadam. Modeļa rezultāti saglabāti reizi stundā, kopā veidojot 333 096 viļņu augstuma, perioda un virziena vērtības katrā režģa šūnā modeļa simulācijas periodā. Aprēķinātās vērtības ir apkopotas datu failos ASCII formātā. Aprēķini apkopoti datu bāzē. Sagatavoti 4 GIS slāņi.

 Salīdzinot viļņu laukus, kas rēķināti no dažādām vēja datu kopām, tika secināts, ka ir novērojamas lielas atšķirības viļņu īpašību prognozēs. Tāpēc būtu jāizmanto satelītu informācija, lai nofiksētu galveno viļņu īpašību telpiskais sadalījums. Satelītu informācija Baltijas jūrai ir pieejama jau no 1990-tajiem, bet līdz šim nav tikusi sistemātiski izmantota, jo pastāvēja šaubas par tās izmantošanas iespējām relatīvi nelielos ūdens baseinos.

 Šī granta ietvaros, pirmo reizi satelītu informācija (altimetrijas mērījumi) tika izmantota sistemātiski, lai rekonstruētu izmaiņas Baltijas jūras baseinā. Kopumā informācija (nozīmīga viļņu augstuma) no 10 satelītiem tika apkopota un korelēta ar boju un eholotu mērījumiem. Informācija par kuras kvalitāti bija šaubas tika izslēgta no tālākas analīzes.

 Rezultātu analīze uzrādīja, ka gada vidējais nozīmīgais viļņu augstums pieaug par 0.005 m/gadā. Novērotais pieaugums ir statistiski nozīmīgs. Bez tam, tika konstatēts, ka augstākās viļņu kvantilles, kas rada lielāko piekrastes sedimentu plūsmu, uzrāda ciklisku raksturu. Cikla garums ir 10 – 15 gadi. Viļņu augstumi ir pieauguši Baltijas jūras centrālajā un rietumu daļā, bet samazinājušies austrumu daļā, tai skaitā Latvijas piekrastē. Šāda situācija visdrīzāk ir izveidojusies vēja virziena rotācijas rezultātā.

 

Viļņu lauku īpašību prognozēšanai visā Baltijas jūras teritorijā tika izmantots trešās paaudzes viļņu modelis WAM cycle 4 (Komen et al. 1994), 45 gadu posmam no 2016. – 2060. gadam. Modelī izmantotie batimetrijas dati ņemti no Seifert et al. (2001) (http://www.io-warnemuende.de/topographyof-the-baltic-sea.html), un ir pielāgoti atbilstoši Soomere (2001) pētījumā aprakstītajam. Modelētie viļņu lauki iegūti no Tallinas Tehniskās universitātes Jūras Sistēmu institūta.

 Modeļa dati tika izrakstīti tīklam gar Latvijas piekrasti, ko veido 74 punkti piekrastes tuvumā un tikpat punktu attālajā piekrastē. Aprēķini apkopoti datu bāzē. Modeļa perioda gaitā nozīmīgā viļņu augstuma, viļņu virziena un perioda gada vidējām vērtībām nav raksturīgas būtiskas izmaiņas. Tomēr detalizētāka datu analīze parāda, ka viļņu augstumam prognozējama palielināšanās par 0.008 metriem gadā (95% ticamības intervāls) Latvijas Baltijas jūras piekrastē oktobrī un novembrī , kā arī prognozējama viļņu augstuma palielināšanās par 0.003 metriem gadā (95% ticamības intervāls) Rīgas līča rietumu piekrastē septembrī un februārī. Tāpat tiek prognozēts viļņu augstuma pieaugums par 0.003 metriem gadā gar Salacgrīvas piekrasti jūlija mēnešos.

 Projekta teritorijā kopumā netiek prognozēta būtiska viļņu augstuma pieauguma tendence. Tomēr jāatzīmē, ka vairākos piekrastes posmos, piemēram, Jūrkalne, ir sagaidāms, ka būs biežāk novērojami īslaicīgie periodi ar izteikti lielākiem kā vidēji viļņu augstumiem. Līdzīgi kā viļņu augstuma gadījumā arī viļņu virzieni neuzrāda būtiskas sagaidāmas izmaiņas.

 Tai pašā laikā ir jāatzīmē, ka ārpus projekta teritorijas, Rīgas līča rietumu piekrastē, ir sagaidāmas būtiskas izmaiņas dominējošajos viļņu virzienos. Nākotnē prognozētie viļņu augstumi neatšķiras no pagātnes scenārija tik būtiski.  Tomēr tiek prognozēts, ka laikā starp 2019.un 2024.gadiem izteikti lielāki viļņu augstumi varētu tikt novēroti biežāk kā pagātnē.

 

 

Lai uzzinātu vairāk par izveidotajiem GIS slāņiem un sagatavotajām datu bāzēm un izveidoto GIS slāni, sazināties ar Ievu Putnu-Nīmani Latvijas Hidroekoloģijas institūtā, rakstot e-pastu This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.)

 

Literatūra:

Komen, G.J., Cavaleri, L., Donelan, M., Hasselmann, K., Hasselmann, S., Janssen, P.A.E.M., 1994. Dynamics and modelling of ocean waves. Cambridge University Press, Cambridge, 532 pp.

Räämet, A., Soomere T., 2010. The wave climate and its seasonal variability in the northeastern Baltic Sea. Estonian Journal of Earth Sciences,59(1), 100–113.

Seifert, T., Tauber, F. & Kayser. B., 2001: Baltic Sea topography. Baltic Sea Research  Institute Warnemunde, http://www.io-arnemuende.de/research/en_iowtopo.html, retrieved 2008-02-26.

Soomere, T. 2001. Wave regimes and anomalies off northwestern Saaremaa Island. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, Engineering, 7, 157 – 173.

Soomere T., Räämet A. 2011. Spatial patterns of the wave climate in the Baltic Proper and the Gulf of Finland. Oceanologia, 53 (1-TI), 335–371.