Blindpassasjer på Statsraad Lehmkuhl
En akustisk bølgesensor har seilt jorden rundt for å måle bølger på åpent hav. Nå skal den analyseres og hjelpe oss til å forstå hvordan bølgene bygger seg opp, og i framtiden varsle om store monsterbølger før de slår inn mot land.
I to måneder seilte masterstudent Judith Thu Ølberg selv med skipet Statsraad Lehmkuhl på Stillehavet. Men gjennom to tyfoner ble turen alt annet enn stille, og hun fikk virkelig erfare bølgenes kraft.
– Klokka 04 en natt ble vi vekket til ropet “alle mann på dekk”! Vi hadde blitt dratt inn i tyfonen og måtte berge alle seilene for å komme oss ut.
Hele mannskapet halte i tau mens vinden slet i seilene og store bølger slo over dekket.
– Etter et par timer hadde vi klart å endre kursen – ut av tyfonen.
En fantastisk opplevelse
Likevel beskriver hun oppholdet på Statsraad Lehmkuhl som en fantastisk opplevelse. På skipet hadde hun blant annet ansvar for forskningsoppgavene.
– Men det aller kjekkeste var å klatre til topps til røylen for å pakke seil, 48 meter over havoverflaten.
Etter endt opphold måtte bølgesensoren seile sin egen sjø, som blindpassasjer ytterst på baugspydet, mens Judith fortsatte studiene i Bergen.
I 2 år har Statsraad Lehmkuhl fungert både som et opplæringsskip og som et forskningsfartøy. De har fosset og bølget seg fram gjennom Stillehavet, Indiahavet og krysset Atlanterhavet to ganger.
Men nå er toktet over. 15. april ankret Statsraad Lehmkuhl opp i Bergen havn med Kongen som gjest og byen klar til fest.
Men hva var det de ønsket å finne ut med denne bølgesensoren?

Nyttig kunnskap til flere sektorer
– Vi har manglet kunnskap om bølger, rett og slett, sier Judith.
Hun nærmer seg avslutningen av masterstudiet ved Geofysisk institutt, Universitetet i Bergen. Men det siste året har hun tilbrakt like mye tid på Meteorologisk institutt, med seniorforsker Lars R. Hole som sin hovedveileder.
Som rogalending med røtter fra Jæren har Judith vært tett på bølger og hav hele livet. Å skrive om bølger var derfor et naturlig valg.
– Kunnskapen om bølger i åpent hav trengs til flere viktige sektorer i Norge: Til transportsektoren – når det skal planlegges fergestrekninger, veier og broer. Til energisektoren – både til bølgeenergi og når det skal bygges maritime konstruksjoner for eksempel til havvind. Og til offshoresektoren – når det skal modelleres og bygges bølgebrytere, kaier, og bygninger nær kysten.
Del av et større forskningsprosjekt

Masteroppgaven er en del av forskningsprosjektet «One Ocean Expedition» som offisielt ble lansert 20. august 2020. Prosjektet er et samarbeid mellom flere forskningsinstitusjoner og er en unik mulighet til å samle informasjon om tilstanden i verdenshavene gjennom målinger og observasjoner.
I tillegg til bølgemålinger skal det samles data om temperatur, havforsuring, plastforsøpling, ulike fiskearter og annet som lever i havet – for å nevne noe.
Bølger bygger lag på lag
I dag finnes det bølgemålinger langs kysten og særlig på oljeplattformer. Men for at det skal være mulig å lage gode modeller av bølgene som slår inn mot land, trengs det mer kunnskap om hvordan bølgene bygger seg opp. Det skjer ute i det åpne havet.
– Målingene vi har fått fra bølgesensoren så langt stemmer godt med modell og satellittdata. Derfor kan disse målingene brukes videre til å forbedre bølgemodeller.
Underveis på ferden over havene var det deler av systemet som ble ødelagt. Heldigvis var det montert flere sensorer ombord på skipet for å studere hvilke som fungerer best.
– Det viktigste, og enkleste, var å få målt høyden på bølgene. Det har den utført på glimrende vis. Men den er ikke god nok til å måle bølgeperiode eller retning på bølgene.
– Hvor høye bølger snakker vi om her?
– Den høyeste bølgen ble målt i Atlanterhavet på 14 meter signifikant bølgehøyde. Da var den Norske Sjøkrigsskolen ombord for å lære å seile, så de fikk virkelig testet ferdighetene sine. Det førte dessverre også til at deler av systemet på bølgesensoren ble ødelagt.
Den høyeste bølgen som ble målt da Judith var ombord var “bare” 8 meter.
– Det var mer enn nok for meg, sier Judith.
Billig og effektivt

Bølgemålingen langs kysten blir utført med bøyer som flyter i havoverflaten, eller radar fra plattformer eller land. Ulempen med disse målingene er at de bare måler på ett sted, og at de er ganske kostbare å sette ut og hente inn igjen.
– Derfor ville vi se om det var mulig å utvikle et system som er billig og enkelt, men samtidig dekker store havområder. På mange måter har vi fått bekreftet dette nå. I fortsettelsen ønsker vi å sette bølgesensorer på skip og følge dem på deres ruter på verdenshavene. På den måten får vi dekket både kysten og åpne havområder.
Hun forteller videre at australske forskere ønsker å bruke metoden i Antarktis for å måle bølgene langs iskanten. Overgangen mellom bølger og is er litt vage, og det trengs mer nøyaktige målinger.
– Sensoren skal først og fremst plasseres på forskningsskip. Men etter hvert ser vi for oss en mer kommersiell løsning som i dag finnes på flere skip – men som sender andre typer data, for eksempel værstasjoner.
Kan varsle monsterbølger
– Kan en slik bølgemåling bidra til å varsle for eksempel framtidige tsunamier og lignende fenomen i framtiden?
– Tsunamier kan ikke oppdages med sensor på det åpne havet. Tsunamiene blir ikke store bølger før de nærmer seg land, og da er det for sent.
Varslingssystemet for tsunamier, forklarer Judith, er montert på havbunnen der de registrerer rystelser i havbunnen eller endring av havvannets vekt. Monsterbølger, derimot …
– Bølgemålingene kan bidra til kunnskap om, og kanskje varslinger av, såkalte monsterbølger, freak waves. Dette er enkelte store bølger som oppstår tilsynelatende spontant og som er farlige for skip og offshore-konstruksjoner.
Hun forteller om monsterbølgen som slo over Draupner plattformen i 1995.
– Den var 18.5 meter høy i et bølgefelt der den signifikante bølgehøyden ble målt til 12 meter.

Slik måler bølgesensoren bølgene
- Signifikant bølgehøyde er gjennomsnittet av de 30 % høyeste bølgene målt over 20 minutter
- Sensoren festes ytterst på baugen med klar utsikt ned mot havoverflaten
- Sensoren sender ut lydbølger
- Disse lydbølgene blir reflektert i havoverflaten og måler distansen mellom skipet og havoverflaten
- Siden skipet beveger seg med bølgene, må vi kompensere den målte avstanden
- En “Inertial Measuring Unit” (IMU) er plassert under baugen og måler hvor mye skipet beveger seg opp og ned
- Det blir gjort målinger hver 0.1 s (tiendels sekund) som blir prosessert til en signifikant bølgehøyde og bølgelengde hvert 30. minutt
- Sensoren er utviklet av Jean Rabault ved Meteorologisk institutt, sammen med masterstudent Fabian Knoblauch (UiO). Den første prototypen ble utviklet av Kai H. Christensen ved Meteorologisk institutt.
- Meteorologisk institutt (Jean Rabault og Gaute Hope) har også utviklet drifterne som ble satt ut under ekspedisjonen for å måle bølger på det åpne hav