Artikkel

Kiel-fergen lager tsunamier i Oslofjorden

Tsunami i oslofjorden
Når store skip passerer utenfor Nesodden, dannes det tsunamier på mellom 1 og 1,4 meter. Tsunamiene har dobbelt så stor hastighet som skipene og dannes når skipet passerer grunne steder i fjorden der dybden plutselig endrer seg. Foto: Tore Henning Larsen

Kiel-fergen lager tsunamier i Oslofjorden

Matematikere har funnet svaret på hvorfor Kiel-fergen og andre store cruiseskip skaper en meterhøy bølge langs land.

Kajakkpadlerne var de første som slo alarm om  et usedvanlig fenomen i Indre Oslofjord. For ti år siden la noen av dem merke til at vannstanden endret seg betraktelig langs land foran Kiel-fergen. Denne endringen av vannstanden oppfører seg som en tsunami.

Professor John Grue
MATEMATIKK: John Grue er den første i verden som har funnet den matematiske forklaringen på hvorfor svære skip kan danne en tsunami. Resultatene hans blir nå publisert i Journal of Fluid Mechanics. Foto: Yngve Vogt.

Som den første i verden har nå professor John Grue på Matematisk institutt ved Universitetet i Oslo funnet den matematiske forklaringen på hvor- for og hvordan svære skip genererer slike tsunamibølger.

Størrelsen på skipet har mye å si. Båtene til DFDS gjør ingen skade. Kiel-fergene Color Magic og Color Fantasy til Color Line er nesten dobbelt så store som danskebåtene.

– Problemene blir ikke mindre av de mange store container- og cruiseskipene som stadig anløper Oslo havn. Noen av dem er blant verdens største, påpeker John Grue, som regnes som en av landets ledende eksperter på tsunamibølger.

Tsunami foran skipet

De spesielle bølgene dannes foran skipet og beveger seg over dobbelt så fort som skipet selv.

Uheldigvis kan disse bølgene påføre omgivelsene langt større skader enn de klassiske bølgene som dukker opp i skipets kjølvann.

Tsunamibølgene dannes på helt bestemte grunne steder i Oslofjorden der dybden plutselig endrer seg.

De mest dramatiske startpunktene er Ildjernsflu utenfor båtparadiset Kavringen og de vakre badehusene på Nesodden, og Askholmene i den trange passasjen ved Håøya rett nord for Oscarsborg, der Blücher i sin tid ble torpedert.

Bølger på opptil 1 kilometer

Her skjer det en brå endring av vanndybden. Når skipet passerer disse undersjøiske stupene, skapes det et kraftig støt som sender en tsunami foran skipet. Tsunamien kommer i en serie på tre bølger.

Bølgene er en halv til én kilometer lange. Det tar bølgen mellom et halvt og ett minutt å nå fra topp til bunn. Med en så lang varighet ser det ut som om hele vannoverflaten heves og senkes.

LES OGSÅ: Var det en monsterbølge som senket tankskipet Prestige utenfor spanskekysten? Norske forskere har deltatt i et prosjekt for å finne ut av sannsynligheten av en ekstrem bølge.

Bølgene forsterkes inn mot land når de treffer grunnere områder. Beboere på Nesodden har registrert tsunamier langs land på opptil 1,4 meter. Én meter er det vanligste.

Bølgene er også observert langs Snarøya på den andre siden av fjorden, men disse bølgene er svakere.

Når skipet seiler fra dypt til grunt vann, vil vannoverflaten først synke før den heves igjen. Motsatt vil vannoverflaten først stige når båten går fra grunt til dypt vann.

– Styrken til tsunamibølgen avhenger sterkt av den lokale endringen i vanndypet.

Hastighet og trykk avgjørende

Hastigheten og trykket på tsunamien har sammenheng med både størrelsen på skipet og hvor fort skipet kjører.

– Når skipet har en hastighet på ti meter i sekundet, vil tsunamibølgene løpe foran med en hastighet på mer enn 20 meter i sekundet.

En dobling av skipets volum vil doble bølgehøyden.

En 20 prosent reduksjon av hastigheten reduserer bølgehøyden med 60 prosent.

Tilsvarende vil en 20 prosent økning av hastigheten øke bølgehøyden med 60 prosent.

Skadelige bølger

Når høydeforskjellen på vannflaten varierer langs land med opptil 1,4 meter i løpet av 30 til 60 sekunder, vil det føre til en enorm erosjon. Erosjonen skjer når vannet trekker seg tilbake.

Tsunamiene tar med seg steiner og grus. Mange av kaiene og badehusene på Nesodden er ikke fundamentert i fjell, men festet i løsmasser.

– Det forklarer hvorfor mange av badehusene tipper mot sjøen. Også kaiene blir stadig skjevere. Dette har skjedd etter at de store skipene ble introdusert, forteller John Grue.

I vinter la han frem resultatene for ledelsen i Color Line. De møtte på kontoret hans og lovet både å endre ruten og å redusere farten.

– Det er stor forskjell fra dag til dag. Det er helt klart blitt bedre, men noen dager er vi tilbake til “gamle” synder og hele havna danser rundt. Disse dagene merkes vel mest siden det er blitt bedre de andre dagene. Før var det like ille hver dag, forteller daglig leder Paul Støp på Sjøsenteret Nesodden på Kavringen.

LES OGSÅ: Traff blink med matematikk: Paul-Arne Østvær var på vei mot det helt store i skiskyting, men det er matematikken som har gitt ham mest gull og ære.

Hvis du har lyst til å observere fenomenet, kan du følge med når skipene seiler sørover ved Askholmene eller nordover ved Ildjernsflu.

Lover å redusere hastigheten

Havnemyndighetene, Oslo Havn, er kjent med at ferger og cruiseskip skaper bølger, og at det kan skape utfordringer enkelte steder.

– Trafikkavdelingen hos oss får fra tid til annen henvendelser fra beboere langsmed kysten om bølger fra skip, og da tar vi kontakt med kapteinen om bord på skipet. I indre havn er fartsgrensen fem knop. Så fremt fartsgrensen holdes, vil derfor bølgeproblematikken være marginal, påpeker André Strand i Oslo Havn.

Color Line hevder at de nå har gjort sitt for å redusere bølgehøyden.

– I samråd med Flaskebekk badehusforening har vi siden mai redusert hastigheten ved passering i nevnte område for å redusere bølgehøydeproblematikken for foreningen. Det er min oppfatning at dette gjøres som fast rutine om bord på skipene under innseilingen til Oslo, påpeker Jan Helge Pile, konserndirektør i Color Line Marine.

Les også på Titan.uio.n

Dødsraten i Game of Thrones er realistisk: Synes du TV-serien er i blodigste laget? Statistiske analyser viser at serien gir en ganske realistisk gjengivelse av antall døde sammenlignet med en ekte borgerkrig fra middelalderen.

TV-serie inspirerer kvantefysikken: Fra Star Trek til Big Bang Theory og filmen The Martian. At filmer, TV-serier og resten av kulturindustrien lar seg inspirere av vitenskapen er det mange beviser på, men at fysikkvitenskapen selv lar seg inspirere av en TV-serie, er kanskje mer overraskende?

Er du interessert i forskningsnyheter om realfag og teknologi? Abonner på vårt ukentlige nyhetsbrev(link is external) eller følg oss på Facebook.

Kontakt:

Professor John Grue ved Matematisk institutt

Mer informasjon:

Apollons tema-seksjon om anvendt matematikk

Les også

Tanzania

Det elektroniske avfallets videre liv skal granskes

Elektronikk vi i Norge har avskrevet som søppel, kan bli folks levebrød i Tanzania. Det utsetter både dem og omgivelsene for problematiske miljøgifter  som med vinden også kan finne veien til Arktis og Antarktis.

Forskere ved CTCC og Hylleraas-senteret

Forskerne ved Hylleraas-senteret jakter på kjemiens hellige gral

Forskerne ved Hylleraas-senteret i Oslo og Tromsø jakter på kjemiens hellige gral: De vil bruke datamaskiner til å beregne hvordan kjemiske bindinger brytes og lages. Det kan nemlig gi oss en rekke nye kjemiske stoffer med egenskaper vi bare kan drømme om i dag.