Veteen vuotaneen öljyn leviämisen ja kulkeutumisen ennakointi on tarpeen torjuntataktiikan ja sen toteuttamispaikan valitsemiseksi. Miten öljyn liikkeitä voidaan arvioida, jos käytettävissä ei ole sitä mallintavaa ohjelmistoa?
Öljyn leviämismekaniikkaan vaikuttavat muun muassa veteen vuotaneen öljyn laatu, pintajännitysfysiikka ja alueella vallitsevat olosuhteet. Erityisesti kevyet öljylaadut, kuten dieselit ja kevyet polttoöljyt, leviävät nopeasti ohueksi kalvoksi veden pinnalle. Kun öljy ohenee hyvin ohueksi kalvoksi (kalvo on sateenkaaren värinen tai hailakan harmaa) lautan leviäminen pintajännitysfysiikan perusteella hidastuu ja lopulta pysähtyy. Tämän jälkeen öljy voi kuitenkin kulkeutua edelleen tuulten ja virtausten vaikutuksesta.
Öljylautta leviää ja kulkeutuu
Veteen vuotanut öljy laajenee öljylautaksi ja samalla sen kerrospaksuus ohenee. Aivan vuodon alussa tähän leviämiseen vaikuttavat öljyn viskositeetti ja pintajännitys. Lautta myös kulkeutuu, eli ajelehtii ja hajaantuu, tuulten ja virtausten seurauksena. Öljyn kulkeutumissuunnan ja -nopeuden arvioinnin tarkkuutta voi heikentää se, ettei saatavilla ole tarkkaa tietoa vahinkopaikan virtauksista. Tässä on hyvä hyödyntää sekä paikallistuntemusta että Ilmatieteenlaitoksen asiantuntijuutta. Ilmatieteenlaitokselta on lisäksi mahdollista saada, ainakin merialueilta, öljyn kulkeutumisennuste kuvina sähköpostiin, jos ympäristövahinkojen tilannekuvajärjestelmän ennuste ei ole käytettävissä.
Pintavirtausten ja tuulen vaikutus
Muodostuneen öljylautan liikkeisiin vaikuttavat tuulet ja alueella vallitsevat veden pintavirtaukset. Koska vesi on ilmaa tiheämpää, pintavirtauksilla on tuulta suurempi vaikutus öljyn liikkumiseen ja leviämiseen. Huomionarvoista kuitenkin on, että meidän merialueillamme virtaukset ovat yleensä suhteellisen heikkoja muutamia kapeikkoja lukuun ottamatta, jolloin tuuli nousee useimmiten hallitsevaksi.
Minne virtaus vie?
Järvialueilla päävirtaus on pääpiirteissään ennustettavissa kohti purkupisteitä (jotka löytyvät kartta-aineistoina esimerkiksi ympäristövahinkojen tilannekuvajärjestelmästä). Laajemmilla vesialueilla, missä virtaus on hitaampaa, vallitsevan säätilan ja erityisesti tuulten vaikutus pintavirtauksiin on merkittävä.
Avoimilla merialueilla pintavirtaukset ovat pitkien pyyhkäisymatkojen ja esteettömän virtauskentän ansiosta yleisellä tasolla ennustettavissa ja myös tuulen vaikutus öljylautan liikkeisiin suhteellisen hyvin ennakoitavissa. Sitä vastoin saaristossa tai järvillä on tavallista, että sekä alueellinen virtauskenttä että paikalliset tuuliolosuhteet vaihtelevat merkittävästi pohjan- ja pinnanmuotojen mukaan.
Suuremmilla selillä öljyn kulkeutuminen on ennustettavampaa
Saaristoisilla alueilla veden pintaa pyyhkivä tuuli heikkenee tai on hyvin turbulenttista. Toisaalta saarten muotojen ansiosta tuuli voi myös kanavoitua voimakkaammaksi salmissa, saarten välissä tai niemenkärjissä, ja sen suunta voi vaihdella pinnanmuodoista riippuen. Vastaavasti virtauskenttä on ennustettavissa luotettavasti ainoastaan voimakkaasti virtaavissa salmissa. Pohjanmuodot voivat tehostaa pintavirtausta esimerkiksi matalikkojen kohdalla. Erityisesti Saimaan syväväylällä alusöljyvahingon riski on todennäköisin juuri kapeikoissa ja voimakkaasti virtaavissa salmissa, jolloin öljyvuodon vaikutusalue laajenisi nopeasti.
Miten ennakoida öljyn liikkeitä?
Luotettavin tapa arvioida öljylautan kulkua on seurata sen etenemistä reaaliajassa. Jos lauttaan ei saada näköyhteyttä pimeyden tai muun näkyvyysrajoitteen vuoksi, on lautta kuitenkin havaittavissa lentotiedustelulla, jossa hyödynnettävien sensoreiden havainnointikykyä ei näkyvyys rajoita. Käytettävissä on myös paikantimella varustettuja öljylauttaan laskettavia ajelehtimispoijuja ja -kiekkoja. Merialueilla on hyödynnettävissä myös mallinnusohjelmia, kuten SeaTrackWeb.
Jos näistä mikään ei ole saatavilla, voidaan öljylautan leviämistä ja kulkeutumista arvioida myös tätä tarkoitusta varten laadittujen leviämistaulukoiden ja simppelin vektorilaskennan avulla.
Taulukoiden tarkoitus ei ole korvata lentotiedustelun käyttöä tai muuta havainnointia.
Taulukoiden leviämistä kuvaavat tiedot perustuvat Fayn leviämismalliin. Kulkeutumisen ennakoinnissa taas hyödynnetään kokemusperäistä tietoa. Merialueelle kehitetyn nyrkkisäännön mukaan öljy liikkuu samalla nopeudella (100 %) kuin pintaveden virtaus. Lisäksi tuuli liikuttaa öljylauttaa noin 3–3,5 % nopeudella tuulen nopeudesta. Lautan todellinen kulkusuunta ja nopeus ovat näiden kahden vaikuttavan voiman resultantti. Jos virtaus ja tuuli ovat samaan suuntaan, ne vahvistavat toisiaan.
Avuksi öljyn leviämistaulukot
Leviämistaulukoita voidaan käyttää öljyvahingon jälkeisten 1–3 tunnin aikana öljylautan liikkeiden ennakointiin tilanteissa, joissa tiedustelutietoa tai mallinnettua kulkeutumisennustetta ei ole. Leviämismallit on laskettu vettä kevyemmille, juokseville öljylaaduille, kuten kevyille polttoöljyille tai dieseleille.
Taulukoiden käyttö on ratkaisevaa silloin, kun öljylautan etenemistä ei voida muutoin arvioida.
Leviämistaulukot on luotu erikseen jatkuvan vuodon ja kertavuodon tilanteisiin sekä viiteen lämpötilaolosuhteeseen. Taulukoiden (kuva 1) vasemmassa sarakkeessa on aika vuodon alusta ja tämän vieressä öljylautan laskennallinen koko perustuen pintajännityksestä johtuvaan leviämiseen. Öljylautan koko on ilmoitettu lautan piirinä sekä säteenä, jonka voi piirtää kartalle kynää ja harppia käyttäen asettamalla vahinkopaikka keskipisteeksi. Piiri taas antaa osviittaa tarvittavasta puomipituudesta.
Taulukossa on laskennallisen paksuuden vieressä ilmaistu myös öljylautan väritys helpottamaan lautan kerrospaksuuden arviointia. Kertavuodon tai jatkuvan vuodon taulukoiden eroavuudet johtuvat öljylautan paksuudesta, sillä jatkuvan vuodon lautta jatkaa pintajännitysleviämistään kerrospaksuuden pysyessä siihen riittävän suurena.
Taulukon antaman leviämistiedon lisäksi tulee huomioida olosuhteiden mukainen öljyn kulkeutuminen laskemalla lautan keskipisteen siirtymä vektorilaskennalla. Laskeminen on kuvattu esimerkkikuvien avulla SÖKÖSuomenlahti-manuaalin vihkossa 20 sen yhdessä harjoituskortissa. Harjoituskortti (H1) löytyy vihkon loppupuolelta ja se sisältää ohjeistuksen harjoituksen vetäjälle.
Mihin taulukoita ei voida käyttää
Leviämistaulukoita voidaan hyödyntää vain välittömästi vahingon jälkeisinä tunteina. Tämän jälkeen öljyn leviämiseen vaikuttaa jo niin moni asia, etteivät taulukoiden antamat arvot ole enää relevantteja.
Pidempikestoiseen öljyn leviämisen ennakointiin taulukot eivät sovellu, eikä niitä sellaiseen ole tarkoitettukaan.
Taulukot eivät myöskään huomioi lautan hajoamista eikä säistymisestä johtuvaa öljyn ominaisuuksien muuntumista. Lisäksi taulukoiden käyttäjän on huomioitava, että öljykalvon ohetessa hyvin ohueksi lautan leviäminen veden pinnalle hidastuu ja lopulta liki pysähtyy, minkä jälkeen lautta leviää pääasiassa vain tuulten, virtausten ja muiden ympäristöolosuhteiden vaikutuksesta.
Taulukot tuovat siis tukea alkuvaiheen tilannekuvan muodostamiseen ja torjuntatoimien kohdistamiseen muun tiedustelutiedon puuttuessa, mutta erityisesti niitä kannattaa hyödyntää ennakkosuunnittelussa ja riskiperustaisessa varautumisessa.
LATAA OHJEET TALTEEN
Lue lisää öljylautan leviämisen ja kulkeutumisen ennakoinnista raportista Öljyn leviämisen estimointi arviointitaulukoiden avulla osana operatiivista öljyntorjuntatyötä Saimaalla sekä SÖKÖSuomenlahti-manuaalin vihkosta 1 ja vihkon 20 Harjoituskortista H1.
Kirjoittajat Elias Altarriba & Justiina Halonen
Altarriba toimii TKI-asiantuntijana ja Halonen tutkimuspäällikkönä Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulussa