Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Watermass transformation processes and vortex dynamics in the Lofoten Basin of the Norwegian Sea

Alternativ tittel: Vannmassetransformasjon og virveldynamikk i Lofotenbassenget

Tildelt: kr 8,9 mill.

ProVoLo er et koordinert studium som tar sikte på å observere, forstå og kvantifisere de fundamentale prosessene som danner den oseanografiske strukturen i Lofotenbassenget. Lofotenbassenget framstår som en fundamental aktør for vårt klima og fiskeri; bla fordi det varme og salte atlantiske vannet har sitt største varmetap i De nordiske hav i dette området. Lofotenbassenget er energetisk: det utmerker seg med høy kinetisk virvelenergi inklusiv sokkelskråningen assosiert med virvler avløst fra atlanterhavsstrømmen langs eggakanten og et maksimum i sentrum av bassenget kjennetegnet med en semin-permanent, dyp og stor virvel-Lofotenbasseng-virvelen (LBE). Studien adresserer prosessen for vannmassetransformasjon i de tre særskilte og viktige regionene i Lofotenbassenget; den bratte sokkelskråningen, bassenget med ekstraordinært dypt atlantisk vann og front-området over den ujevne Mohnryggen. Hovedproblemstillingen i ProVoLo er en kombinasjon av teori, numerisk modellering og et observasjonsprogram. Felt-komponentene består av målretta sommer- og vinter- prosess-tokt kombinert med utsetting av rigger, glidere og dype driftere. Spesifikt er følgende hypoteser sentrale - kant- og frontstrømmen som omkranser Lofotenbassenget, der begge bidrar betydelig til variabiliteten i energi, vannets egenskaper og dets blanding i bassenget - virvel-indusert transport fra ustabiliteter i kant strømmen og relatert dynamikk er kritisk for varme og saltbudsjettet i bassenget -virvelen i Lofotenbassenget (LBE) er en sentral komponent for vannmassetransformasjonen i bassenget - stabilitet og levetid for LBE er påvirket av vertikal og horisontal blanding gjennom virvelen - blanding gjennom fronten over Mohnryggen er betydelig. Det første forskningtoktet ble gjennomført i juni 2016. Det ble gjort undersøkelser og prosesstudier av LBE, både i den sentrale delen og i områder som ligger nærmere Mohnryggen. I operasjonene inngikk profilering av hav strøm, temperatur, saltholdighet og mikrostruktur, utsetting av rigger, dyp - og overflatedriftere, samt glidere. Glidere, riggmontert instrumentering og dype driftere (RAFOS-driftere) samlet inn data fra sommer 2016 til høst 2017. Sommertoktet i 2016 ble etterfulgt av en vinterprosess-studie i mars 2017, og det siste ProVoLo-toktet var i september 2017. På det siste toktet ble all instrumentering gjenfunnet og tatt opp; samtidig som vi samlet inn nye data. Glidere er undervannsroboter som profilerer de øvre 1000 m av vannsøylen og sender data direkte til ditt kontor. Glideren kan fjernstyres for nye oppdrag ved hjelp av satellittkommunikasjon når den er i overflaten. En av gliderne opererte i Lofotenbassenget og LBE. En annen glider opererte tvers over Mohnryggen. Tetthetsnøytrale RAFOS-driftere flyter fritt gjennom vannet og fanger på den måten opp bevegelsen i havet rundt dem. Totalt ble 18 RAFOS-driftere satt ut i LBE, noen i sentrum, noen på radiusen med maks virvelhastighet (ca. 15 km); og noen på en radius på 30 km, på dybder på henholdsvis 200 m, 500 m og 800 m. I tillegg ble 7 RAFOS-driftere satt ut på stasjoner tvers av Mohnryggen. Ved å bruke dette unike datasettet, vi beskrev sirkulasjonsmønstrene, dynamikken og prosessene for vannmassetransformasjon i Lofotenbassenget. Først analyserte vi 3 år med data fra gliderne satt ut i LBE. Egenskapene til vannet i kjernen viser betydelige år-til- år variasjoner. Våre observasjoner utgjør et stort sprang i tilgjengelige data fra regionen og i vår forståelse av år-til-år og sesongvariasjoner, samt mekanismen som påvirker horisontal og vertikal utveksling og stabilitet, samt levetid for virvelen. Videre har vi satt sammen datasett fra andre for perioden 2000-2017. En detaljert analyse viser at den vestlige delen av Lofotenbassenget er et viktig område for transformasjon av atlantisk vann. Målinger av mikrostrukturen gjennom virvelen viste at kjernen i virvelen er turbulent i forhold til ytre stasjoner. Spesielt under virvelens maksimum-hastighet, var det kraftig skjær og blanding. I tillegg observerte vi at energi og bølger generert på tidsskala styrt av jordrotasjonen (treghetssvingninger) var fanget av virvel-rotasjonen. Den fanga energien er en tilleggskilde for turbulens. Med sommerdata som grunnlag, estimerer vi en tidsskala på 14 år for å drenere ut totalenergien i virvelen. Vi studerte sirkulasjonsmønstrene til det Atlantiske vannet ved bruk av numeriske simuleringer. Vi analyserte 1.5 millioner numeriske partikler sådd uniformt i Lofotenbassenget på flere dyp, for å studere hvordan disse partiklene beveger seg og hvordan egenskapene deres (temperatur, saltholdighet osv) endrer seg. Det relativt varme Atlantiske vannet hovedsakelig entrer Lofotenbassenget som en bred strøm fra sør på overflaten, og på dypere nivåer fra kontinentalskråningen i sørøst, og indikerer på at den høy-energetiske kontinentalskråningen har større påvirkning på strømmene lenger ned i vannkolonnen enn på overflaten.

The project delivered results that contribute to the understanding of the dynamics of components of the ocean circulation in the region, with applications to nutrient distribution, marine ecosystems, ocean carbon uptake and acidification. Furthermore large heat losses from the Lofoten Basin impacts local weather. The region is characterized by extreme weather events and polar lows. A bottle-neck for progress in accurate predictions, of extreme events in particular, is the procurement of detailed observations to constrain the parameterizations and their uncertainties. Our observations provide new insight into oceanographic processes and dynamical mechanisms in a region where the warm Atlantic Water goes through substantial transformations.

ProVoLo is a coordinated, basic research proposal to support a comprehensive programme to observe, understand, and quantify the fundamental processes that shape the oceanographic structure of the Lofoten Basin (LB). The LB situated in the northern Norwegian Sea is emerging as a fundamental player in our climate and fisheries. It is remarkably energetic and is home to the largest and deepest pool of warm Atlantic Water. The role played by the LB in watermass transformation is increasingly being recognized, yet the understanding of the processes and pathways of energy transfer and mixing is incomplete. ProVoLo is unique because 1) it addresses the three connected geographical regions of the LB (the Norwegian slope, the central basin with its persistent LBE, and the Mohn Ridge), covers 2) summer and wintertime conditions, and 3) the entire water column from spatial scale of turbulence to mesoscale. ProVoLo builds on a strong national team and international network. The main approach is a combination of theory, numerical modelling and an ambitious, but feasible, observational programme. The field component includes dedicated process cruises in summer and in winter coordinated with deployments of moorings, gliders and Lagrangian floats. We hypothesize that - the slope and the front currents bordering the LB each contribute significantly to the variability of EKE, water properties and their mixing in the basin; - eddy-induced transport from the instability of the slope current, and sub-mesoscale dynamics are critical for constraining the lateral heat and salt fluxes; - the LBE is a crucial component of the watermass transformations and mode water formation in the LB; - the stability and lifetime of the LBE are affected by substantial isopycnal and diapycnal mixing across the rim of the LBE; - submesoscale processes lead to substantial isopycnal/diapycnal mixing across the front over the Mohn Ridge.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek