Cruiseskip og kjempebølger

Operatørene på sin side vil selvsagt forsøke å unngå perioder med storm både med valg av rute og årstid for cruiset.

Av flere grunner er det ikke alltid så lett å styre unna uværet. Et cruise varer gjerne minst en uke, og et værvarsel ved reisens begynnelse kan ikke gi sikre prognoser for hele turen. Anta for eksempel at det etter en tre ¿ fire dager varsles om muligheter for dårlig vær.

Dersom et skip med 2000 passasjerer ombord skal avbryte eller forkorte turen, vil det ha relativt store økonomiske konsekvenser som må veies opp mot sjansene for å havne i en storm. At det ikke alltid lykkes å gå utenom viser historien om Queen Elizabeth 2 (QE2). På vel mellom Cherbourg og New York i september 1995 la de om kursen for å unngå orkanen Luis, men klarte det ikke helt.

Bølger knuste vinduer 20 meter over "vannlinjen", og like etterpå møtte de en ca. 30 meter høy bølge som brøt inn over forskipet og tok med seg en mast. De var heldige og kom ellers relativt uskadd fra episoden. At dette ikke er en enestående historie kan illustreres med følgende tre ferske eksempler som har hendt i løpet av knapt fire måneder.



Et underlig sammentreff.

I januar deltok vi på et internasjonalt møte om ekstreme havbølger. Møtet fant sted på Hawaii. Der ligger senteret for varsling av Tsunami - bølger for Stillehavsområdet. Det var imidlertid ikke den slags bølger som var tema for møtet, men ekstreme stormbølger. Som et apropos til dette møtetemaet kom det melding til US Coast Guard om at cruiseskipet Explorer på vel fra Vancouver til Japan med ca. 1000 mennesker om bord var i vansker i en storm syd for Adak i Alaska (Aleutene).

Det viste seg at en kjempebølge hadde knust flere ruter på broen, skadet to av besetningen og ødelagt deler av kontrollsystemet slik at skipet mistet maskinkraften. Etter en tid lyktes det å få en av de fire motorene i gang igjen, så i løpet av noen dager klarte skipet å ta seg inn til Hawaii. Historien vakte ekstra oppsikt i media (bl.a. CNN) fordi skipet var chartret som et flytende klasserom for ca. 700 collegestudenter og over 100 lærere under programmet Semester at Sea ( http://www.semesteratsea.com/ourcampus.html ). Med så mange aktive unge mennesker, flere av dem med videokamera, ble hendingen med de kaotiske forholdene om bord godt dokumentert ( http://galletta.business.pit.edu/galletta/videos/MedlaSpring2005SAS.html ).

Tre uker etter disse begivenhetene kunne vi til vår store forundring lese at en tilsvarende hendelse hadde funnet sted i Middelhavet 14 februar. Denne gangen var det cruiseskipet Voyager med 732 mennesker om bord som var på vel fra Tunisia til Barcelona. Et lavtrykk vest for Sardinia ga sterk nordavind i denne delen av Middelhavet. Ca 100 km utenfor Mallorca var bølgene blitt så store at skipet kom i vanskeligheter.

På samme vis som Explorer ble Voyager rammet av en kjempebølge som knuste flere ruter på broen. Også her ble kontrollsystemet ødelagt med den følge at skipet mistet maskinkraften. Etter en tid lyktes det å få i gang to av de fire motorene på skipet, slik at det klarte å ta seg inn til Sardinia. Da gjennomsnittsalderen blant passasjerene på Voyager var mye høyere enn på Explorer, var det også flere skader (8 beinbrudd).

Bilder som media brakte av de to Bahamas registrerte skipene viste at de så forunderlig like ut. Et lite søk på internett avslørte at de to var søsterskip begge på ca. 25.000 tonn bygget av Blom & Voss skipsbyggeri i Tyskland i henholdsvis 2000 (Voyager) og 2002 (Explorer). På den tiden de ble bygget var de verdens hurtigste cruiseskip med en cruisefart på 28 knop.



Også store skip utsatt.

Explorer og Voyager er relativt små cruiseskip (25.000 tonn). Hva med de virkelig store i 100.000 tonn klassen? En skulle kanskje tro at slike skip med lengder som tre fotballbaner ville ri av en liten storm med letthet. At så ikke nødvendigvis er tilfelle viser den nevnte episoden med QE2.

Vi fikk også nylig demonstrert at store skip kan være sårbare, da cruiseskipet Norwegian Dawn (90.000 tonn) kom inn i et uvær 17 april på vei fra Bahamas til New York. En kjempebølge knuste blant annet ruter på dekk 10 (7 dekk over "vannlinjen") og forårsaket oversvømmelse i 62 lugarer. For passasjerene ble det en meget ubehagelig opplevelse, også en del mindre skader. Den svenske kapteinen med 20 års fartstid mente at han aldri hadde sett en lignende bølge.

Vi har ikke gjennomført noe fullstendig undersøkelse av skader på skip i forbindelse med uvær, men sitter med et inntrykk av at det i det minste rapporteres om flere uværsskader på cruiseskip enn før. Antallet og størrelsen på stormer varierer selvsagt en del fra år til år, men noen markert økning over lengre tidsrom har det neppe vært. Forklaringen må finnes andre steder. Vi vil nevne følgende momenter:

  • Cruise går også andre steder og på andre årstider enn de har gjort tidligere.
  • Det er stadig flere passasjerskip på verdenshavene, og jo flere cruise som gjennomføres, desto større sannsynlighet er det for at et eller flere av dem vil komme ut for en sterk storm.
  • Ved design av moderne cruiseskip har kanskje fokus på komfort for passasjerene i moderat vær vært større enn fokus på robusthet mot skader i skikkelig uvær.
  • Undervurderes de bølgehøydene som en kan forvente å møte?


Det første to punktene bør i prinsippet ikke representere noe problem, forutsatt at skipet er dimensjonert for å håndtere de værsituasjonene en kan forvente med tilstrekkelige marginer. Det tredje punktet bør en nok se noe nærmere på. Når det gjelder passasjerenes komfort er rulling og stamping de bevegelsene de fleste oppfatter som ukomfortable. Rulling kan en mer eller mindre eliminere i moderat vær ved hjelp av svært effektive rullestabilisatorer forutsatt at en klarer å holde skipet opp mot været. Utsagn fra passasjerene på Norwegian Dawn viser imidlertid at i en skikkelig storm er det likevel vanskelig å holde seg på beina.

Stamping kan ikke elimineres, men det kan gjøres mindre ubehagelig om bord ved en dertil egnet uforming av skroget. En slank baug vil gi en mykere bevegelse, men konsekvensen vil være at baugen kan gå langt dypere i bølgen før skipet far nok oppdrift foran til å løfte forskipet. Når det gjelder produksjonsskip i Nordsjøen og Norskehavet er erfaringen at en slank baug er mer utsatt for å få sjø over baugen enn en mer butt baugform.

Nå er selvfølgelig dette bare en del av bildet. Det er tatt med for å illustrere at krav til komfort for passasjerene om bord og god økonomi i driften av skipet kan være i konflikt med god robusthet mot uværsskader. En kan si det samme når det gjelder utforming av vinduer. Tradisjonelt var det vanlig å benytte koøyer på den delen av skipet som kunne treffes av bølger, disse kunne videre blendes av ved fare for uværslaster. Moderne turister ønsker store vinduer med god utsikt og mye lys inn på lugarene og kundene har jo alltid rett - eller har de egentlig det? Vi kan i alle fall konstatere at i de episodene vi har referert kom sjøen uventet høyt opp på skipene. Det bringer oss til det siste punktet:



Hvor store bølger kan en forvente?

Ved de nevnte tre episodene med skader på cruiseskip og ved andre episoder fra de siste årene som har vært tatt frem i media, har årsaken blitt oppgitt til å være en uvanlig stor enkeltbølge. Disse har blitt " populære" de siste årene (blant annet på grunn av et TV p rogram i BBC gjengitt i Schrødingers katt) og betegnes ofte monsterbølger på norsk og "freak waves" eller "rogue waves" på engelsk ( http://www.math.uio.no/~karstent/waves/index.hWLI ). Med en uvanlig stor bølge menes sannsynligvis at den er uventet stor i forhold til den aktuelle værsituasjonen og de typiske bølgene i stormen.

Det synes som om også den tradisjonelle skipsindustrien ofte skylder på en uventet stor enkeltbølge når uønskede uværsskader inntrer. Nå er det selvfølgelig en stor enkeltbølge som forårsaker skaden. Det er alle enige om. Men antagelig er mange av disse bølgene som har gitt skader ikke verre enn det en med en med en viss sannsynlighet må forvente under slike værforhold. Hvis skipet derfor ikke er ute i verre stormer enn det er dimensjonert for, burde ikke bølgene en erfarer være noe problem.

Ut fra de opplysninger som er gitt i media om de tre skipsepisodene vi har nevnt, oppgis det i de to første tilfellene at kjempebølgen var på rundt 50 fot (ca. 15 meter), og i det siste tilfellet rundt 70 fot (ca. 20 meter). Nå er selv ikke en 20 meters bølge ekstremt sjelden. Det er ikke mer enn en vil forvente en eller flere ganger hvert år på de fleste områdene på den norske kontinentalsokkelen. Det overraskende er at så store skip får slike skader dersom bølgen ikke var større. Det kan skyldes en uheldig kombinasjon av bølgeform, skrogform og fart.

Skipene befant seg i stormene i mange timer og har kanskje møtt noen få tusen stormbølger (bølgeperioder på 8 –12 sekunder er vanlig). Hva er sannsynligheten for at en eller flere av disse bølgene skal være mye større enn de andre?



Sjø– eller bølgetilstanden under en storm blir gjerne karakterisert ved den såkalt signifikante bølgehøyden H, .' Dette er en slags middelverdi for de større bølgene. Det er denne størrelsen som oppgis ved bølgevarsler (som for eksempel de som gis fra Meteorologisk institutt). På et område av havet med sterk storm vil det kanskje finnes titals millioner bølger. Noen av dem vil være betydelig større enn Hs. I tabellen nedenfor har vi benyttet kjent bølgestatistikk til å gi et grovt anslag på sannsynligheten for å møte en del bølger større enn 1







Bølgehøyde

Tilnærmet sann høyde

1.5 Hs

1:100

1.8 Hs

1:1000

2 Hs

1:10.000

Bølgehøyden defineres som middelverdien av bølgehøydene til den tredjedelen av bølgene som er høyest, eller alternativt som fire ganger "standardavviket' til havoverflaten.



I gjennomsnitt er altså 1 av 100 bølger større enn 1.5 Hs, mens I av 10.000 er større enn 2 Hs. Dersom et skip befinner seg i en vedvarende storm med Hs = 10 meter, vil det i løpet av 8 timer ha møtt mer en 3000 stormbølger og en må regne med at den største bølgen kan bli opp imot 20 meter.



Brukes kompetansen?

Dette er hva naturen tildeler de sjøfarende og det eksisterer mye kunnskap om mekanismene som produserer disse bølgene. Denne innsikten bygger på lange måleserier av bølger (bl.a. fra oljeinstallasjoner), teori, numerisk simulering, og forsøk i modelltanker. En kan nok stille spørsmål ved om den tradisjonelle skipsindustrien utnytter den kompetansen som er tilgjengelig ved design og dimensjonering av moderne passasjerskip.

Det finnes i dag store og avanserte modelltanker (som den ved Marintek i Trondheim) hvor det er mulig å gjenskape bølgeforholdene under en storm i forminsket målestokk. Det ville være vår anbefaling at en testet skipene i slike modelltanker under realistiske bølgeforhold. Det er imidlertid viktig at slike tester har en varighet som skulle tilsi at skipsmodellen virkelig erfarer noen av de sjeldne ekstreme bølgene som alltid vil finnes i en storm.

Offshorenæringen gjør i langt større grad dette både for flytende og for faste plattformer. Kravene fra norske offshoremyndigheter er at disse konstruksjonene skal håndtere de enkeltbølgene og bølgelastene som kan forventes med en årlig sannsynlighet på 1: 100 uten skader selv om disse lastene multipliseres med sikkerhetsfaktorer, i tillegg skal de tåle enkeltbølger og tilhørende laster med en årlig sannsynlighet på 1: 10000 uten alvorlige skader. Sistnevnte krav er et viktig bidrag for å sikre seg mot uforutsette situasjoner som ikke fanges opp av den mer normale dimensjoneringsprosedyren.



Nå skal det ikke utelukkes at det kan være andre mekanismer som forårsaker mer ekstreme enkeltbølger enn de som er tatt hensyn til i tabellen ovenfor. I kystnære farvann er det kjent at en på enkelte steder og under visse værforhold kan få en fokusering av bølgene. Dette skyldes at bølgene blir avbøyd på grunn av strøm og /eller dybdeforhold.

Slike områder er gjerne kjent i det maritime miljø, og til en viss grad omtalt i fagbøker som Den Norske Los. Et beryktet område i så måte e Agulhas strømmen, en ganske smal og intens havstrøm som går sydover langs østkysten av Syd Afrika og som av og til blir møtt av høy dønning fra stormer i Sydishavet. Der er det mange skip som har fått store skader.

Det er også ting som tyder på at episoden med Norwegian Dawn kan skyldes slike omstendigheter. Skipet kom i vansker i et område hvor Golf strømmen er smal og intens, og stormbølgene kom i motsatt retning.

Før en legger skylden på slike bølgefenomen, bør en kunne dokumentere at skipene håndterer ekstrembølger innenfor det som er kjent, med en rimelig grad av robusthet. Her tror vi den tradisjonelle skipsindustrien har et forbedringspotensial!

' Ved episoden med Voyager ble Hs anslått til 10 meter.