Beregner vertikale hastigheter i havet

08. februar 2010 18:22

Ny doktorgrad: Mer nøyaktige datamodeller for å beskrive havene kan gi bedre forvaltning av kystområder.

Jon Bergh disputerte 5. januar 2010 for PhD-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen: ”Nonhydrostatic pressure in ocean models with focus on wind driven internal waves.”

I den fremlagte avhandlingen beskrives og diskuteres metoder for beregning av trykk i numeriske havmodeller.

Med en økende befolkning og store deler av jordens befolkning boende i kystnære områder stiller globale og regionale klimaforandringer store krav til hvordan vi forvalter våre kystområder. Jordens befolkning er avhengig av de ressurser som finnes i de kystnære områdene, både til havs og på land. Dette gjelder vår tilgang på mat, som for eksempel fisk og avlinger, men også viktige energi og transport behov. Ett viktig redskap for å forvalte disse områdene er i dag datamodeller som beskriver de fysiske prosessene i havet. Disse modellene kan beskrives som numeriske havmodeller, og bruken av slike modeller blir stadig viktigere.

Gjennom å bruke Newtons lover kan likninger som beskriver fysikk i væsker formuleres. For havrelaterte problem er det vanlig å gjøre visse forenklinger og tilnærmelser. En vanlig tilnærmelse er å anta at trykket i en væske anses å være hydrostatisk, det vil si at trykket kun er bestemt av tyngden av væskesøylen over og at hastigheter i væsken ikke påvirker trykket. Denne forenklingen forutsetter at de horisontale hastighetene er mye større enn de vertikale hastighetene. Denne metoden forenkler beregningen betydelig og har blitt brukt med gode resultater i studier i større skala.

Indre bølger

Det er på den andre siden mange fysiske fenomen i havet der de vertikale hastighetene nesten er like store som de horisontale hastighetene.

I det indre av havet, på skilleflater mellom ulike vannmasser, kan det for eksempel oppstå store bølger, såkalte indre bølger. Når slike bølger bryter, kan de vertikale hastighetene bli veldig store.

Blandningen av vannmassene som skjer under slike hendelser har også betydning i klimasammenheng.

For å beskrive disse fenomenene korrekt, kreves det en numerisk modell, der hastigheter i væsken påvirker trykket.

I avhandlingen beskrives metoder som beregner det ikke-hydrostatiske trykket og korrigerer for den hydrostatiske tilnærmelsen.

Med disse metodene kan numeriske havmodeller brukes i studier i mindre skala og på en korrekt måte beskrive småskala fysiske fenomen som er avgjørende for vår forståelse av det globale klimaet og våre utsatte kystområder.

Personalia

Jon Bergh, født i Göteborg i Sverige, 1975, tok Master grad i fysisk oseanografi i 2004 ved Göteborgs Universitet. Den avsluttende mastergradsoppgaven ble gjort i samarbeid med UNIS, Svalbard, og beskriver sirkulasjonen i en arktisk fjord ved hjelp av feltmålinger, teori og en numerisk havmodell.

I 2005 startet han doktorgradsstudiene ved Matematisk Institutt, Universitetet i Bergen/Senteret for Beregningsvitenskap ved Uni Research.