1 / 29

NSO8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken@phys.sea.ee

NSO8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken@phys.sea.ee. Naftareostuse leviku prognoos Naftakile m ehaanika naftalaigu laialivalgumine õhukese pinnakihi liikumine (hoovused, tuuletriiv, Stokes’i triiv) Lagrange’i osakeste meetod Naftakile lagunemine aurustumine

delila
Download Presentation

NSO8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken@phys.sea.ee

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. NSO8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken@phys.sea.ee • Naftareostuse leviku prognoos • Naftakile mehaanika • naftalaigu laialivalgumine • õhukese pinnakihi liikumine (hoovused, tuuletriiv, Stokes’i triiv) • Lagrange’i osakeste meetod • Naftakile lagunemine • aurustumine • emulsifikatsioon: nafta vees • emulsifikatsioon: vesi naftas • Mudel: SeaTrackWeb Vaata ka: Dynamics of oil spot on the sea surface http://www.msi.ttu.ee/~elken/Zhurbas_L04.pdf

  2. http://www.smhi.se/hfa_coord/BOOS/Seatrackweb.html Seatrack web 2010-09-03 New version 3rd of September 2010. Circulation model now also with 1 n.m., new high resoluted coastline. 2010-01-27 New version 8th of December 2009 . New circulation model with more layers, model can be chosen, animation of currents, wind and ice, improved satellite handling. 2010-01-26 Plot winds and currents. You must have Java 1.6.0_13 or higher to be able to plot wind and currents 2010-01-25 Satellite detections of oil spills. This is available for those having special admittance, please contact support to get admittance 2007-11-01 Save case. If you use Java 1.6 you must add .xml, after the name of the file you want to save. If you use earlier Java versions you can add it if you want. 2007-10-09   New STW version 2.3.0. New features in version 2.3.0: Turbulence is now taken from the circulation model HIROMB instead of parameterized It is possible to choose forecast files 2 days ahead (HIROMB forced by HIRLAM model) or 5 days ahead (HIROMB forced by ECMWF model) Surface drift is improved by including Stoke's drift from wave spectra 25 oils from SINTEF's Oil Weathering Model New algorithms for the initial spreading of the oil Wind and currents are available 30 days back in time

  3. Naftareostusega toimuvate protsesside kontseptuaalne skeem

  4. Naftalaigu laialivalgumine: 3 faasi Fay (1971) • 1. Inertsiaal-gravitatsiooniline rezhiim • kiirendus = rõhugradiendi jõud • suure koguse nafta vette sattumise algfaas, kiire laialivoolamine • 2. Gravitatsioonilis-viskoosne rezhiim • rõhugradiendi jõud = viskoosne hõõrdejõud • aeglane laialivalgumine, takistajaks on viskoossus • 3. Pindpinevus-viskoosne rezhiim • pindpinevusjõud = viskoosne hõõrdejõud • kui kile muutub õhemaks kui 0.5 cm, hakkab domineerima pindpinevus Praktikas on oluline gravitatsioonilis-viskoosne rezhiim (2), mis annab mudelisse mineva laigu algse pindala 1: toimub kiiresti 3: mõjuvad aurustumine, lagunemine jne

  5. Naftakilele mõjuvate jõudude bilanss (1) rõhugradiendi jõud (kanali laius B) SINTEF Manual

  6. Naftakilele mõjuvate jõudude bilanss (2) viskoosne hõõrdejõud kiiruse nihke tõttu viskoosse piirikihi paksus SINTEF Manual

  7. Naftakile laialivalgumine (1) Gravitatsioonilis-viskoosne rezhiim jõudude bilansist: kile pikkus kanalis (laius B) sõltuvana ruumalast V ja kiirusest U kile pikkuse kasv ajas sõltuvana ruumalast q=V/B kile pikkuse kasv ajas sõltuvana kihi paksusest h SINTEF Manual

  8. Naftakile laialivalgumine (2) selgitusi pideva ja hetkallika rakendamiseks SINTEF Manual

  9. Naftakile laialivalgumine (3) mõõtmete kasvamine kihi paksuse kahanemine SINTEF Manual

  10. Nafta esialgne levik, kui allikas on merepõhjas SINTEF

  11. Õhukese pinnakihi liikumine Summeeruvad: Hoovused esimene lähendus: mittestatsionaarne Ekmani spiraal koos rõhugradiendi jõuga Tuuletriiv objektidele, mis ulatuvad üle veepinna, mõjub tuulepinge (tuule hõõrdejõud), mis võib panna objektid veepinnast kiiremini liikuma; avaldub kui mingi % tuule kiirusest; naftakilele ei rakendata Stokes’i triiv lained on lõpliku amplituudiga, seetõttu lineaarne laineteooria kehtib ligikaudselt; suletud orbiitide asemel ilmnevad avatud orbiidid ning veeosakesed “triivivad” veepinnal laine leviku suunas; enamasti (v.a. ranna lähedal langeb kokku tuule suunaga; sageli võetakse 1.6 – 2 % tuule kiirusest

  12. Lagrange’i osakeste meetod difusioonist tingitud juhuslike hälvete arvutamine A – juhuslik suurus, keskmine = 0, dispersioon =1

  13. Lagrange’i osakeste meetod arvutusvõrgul Igal osakesel on lisaks koordinaatidele naftat iseloomustavad suurused osake peatub, kui nafta on aurunud või lagunenud või jõuab randa

  14. SINTEF nafta lagunemise mudeli skeem

  15. Naftakile aurustumine (1) Nafta on lahutatud i pseudokomponentideks vastavalt destillatsioonikõverale Cd on empiiriliselt määratud tuule hõõrdetegur SINTEF Manual

  16. Naftakile aurustumine (2) allpool olev empiirika erineb kujult hoovuste ja lainetuse korral kasutatavatest kirjeldustest, kuid põhimõttelist vahet pole hõõrdetegur “hõõrdekiirus” sõltub tuule kiirusest SINTEF Manual

  17. Nafta omadused sõltuvad aurustumise osakaalust f Termodünaamika, mis pole käesoleva kursuse otseseks eesmärgiks SINTEF Manual

  18. Naftakile lagunemine Volume of oil and water-in-oil emulsion remaining on the sea surface is shown as a percentage of the original volume spilled ITOPF

  19. Emulsifikatsioon: stabiilsed ja ebastabiilsed olukorrad võistlus dispersiooni ja emulsifikatsiooni vahel Daling et al., 2003 Stabiilsed on: väiksed naftatilgad vees ja suured veetilgad naftas Emulsification of crude oils refers to the process whereby sea water droplets become suspended in the oil. This occurs by physical mixing promoted by turbulence at the sea surface. The emulsion thus formed is usually very viscous and more persistent than the original oil. The formation of these emulsions causes the volume of pollutant to increase between three and four times. This slows and delays other processes which would allow the oil to dissipate.

  20. Emulsifikatsioon: erineva nafta käitumine ajas Daling et al., 2003

  21. Emulsifikatsioon: laboratoorsed katsed erinevad fraktsioonid

  22. Emulsifikatsioon: nafta vees (1) naftatilkade vette haaramise kiirus 3 2 1 empiirika (C*, D, Fbw), ülejäänud suurused raskesti määratavad SINTEF Manual

  23. Emulsifikatsioon: nafta vees (2) empiirilised seosed põhivalemisse minevate suuruste määramiseks 1 2 SINTEF Manual

  24. Emulsifikatsioon: nafta vees (3) empiirilised seosed põhivalemisse minevate suuruste määramiseks 3 SINTEF Manual

  25. Emulsifikatsioon: vesi naftas (1) emulsiooni veesisalduse W muutus t1/2on tuulest sõltuv poolestusaeg (empiiriline) SINTEF Manual

  26. Emulsifikatsioon: vesi naftas (2) poolestusaja leidmise empiiriline valem

  27. Daling et al., 2003

  28. Emulsiooni omadused sõltuvad veesisaldusest tihedus viskoossus SINTEF Manual

  29. Naftareostuse käitumise eritingimused merejääga oludes

More Related