Kaldtvannskoraller

Matematikk kan redde korallrevene i havet

Kaldtvannskorallrevene utenfor Vesterålen er havets lunger. De får maten fra enorme undervannsbølger. Matematiske beregninger kan vise at de omkringliggende havområdene må fredes.

John Grue, en av landets fremste bølgeforskere, utvikler nå helt ny matematikk for å forstå hvordan brytningen av undervannsbølgene blander vannmassene i havet.
John Grue, en av landets fremste bølgeforskere, utvikler nå helt ny matematikk for å forstå hvordan brytningen av undervannsbølgene blander vannmassene i havet. (Foto: Yngve Vogt, Apollon)

Kaldtvannskorallrevene utenfor Vesterålen er havets lunger. De får maten fra enorme undervannsbølger. Matematiske beregninger kan vise at de omkringliggende havområdene må fredes.

  • Maritim

Et av de mest spennende økosystemene i Norskehavet er kaldtvannskorallrevene utenfor Vesterålen i Nordland. Her finnes mer enn 300 korallrev. Noen av dem er flere hundre meter høye. Korallrevene er som oaser for det biologiske mangfoldet og huser 1500 ulike arter.

– Korallrevene er Norges regnskog i havet, forteller professor John Grue på Matematisk institutt ved Universitetet i Oslo.

Hypotesen til matematikerne er at de indre bølgene er helt nødvendige for at korallrevene får næringen sin. Foto: Jan Helge Fosså, Havforskningsinstituttet.

Ja, du leste riktig. Her leser du om en matematiker som bryr seg om korallrevene i havet. Han er en av landets fremste bølgeforskere og leter nå etter en matematisk modell som kan forklare hvordan korallrevene får den næringen de trenger. Den matematiske forklaringen hans kan få de politikerne som ønsker å bore etter olje utenfor Lofoten og Vesterålen, til å tenke seg om en gang til. 

Bølgeforskeren har et tett samarbeid med meteoro- loger og marinbiologer. Forklaringen deres på hvordan det hele henger sammen, er overraskende og spennende. Gled deg!

Næringen langt unna

Selv om korallrevene har planteplankton på menyen, dannes det ingen planteplankton i dypet der korallrevene holder til. Planteplanktonet trenger lys og lever derfor i den øvre delen av vannmassene, noen hundre meter over korallrevene. Planteplanktonet er også avhengig av næringssalter. Næringssaltene kommer fra havbunnen. Spørsmålet som du forhåpentligvis stiller deg, er hvordan i alle dager planteplanktonet kan få tak i den næringen det trenger og hvordan planteplanktonet havner i korallrevene.

Svaret er de sinnrike strømningene i vannet. De er helt spesielle for de områdene der korallrevene holder til. Det er her forsker Johannes Röhrs på Meteorologisk institutt kommer inn i bildet. Han er en mester i havmodeller og har ansvaret for nettopp å varsle bølger og havstrømmer. Det kommer godt med hvis en mann skulle falle over bord. Da må Meteorologisk institutt levere varsler for havstrømmer og bølger innen en halv time, slik at den savnete mannen blir funnet igjen.

Johannes Röhrs på Meteorologisk institutt skal bruke den nye matematikken til å forbedre varslene om været i havet. Foto: Yngve Vogt, Apollon

Den samme matematiske modellen kan også brukes til å beregne hvor oljesøl havner eller hvordan havstrømmene påvirker økosystemet. Det siste er viktig for denne saken. Korallrevene sitter dønn fast. De flytter seg ikke. De er derfor avhengige av at havstrømmene transporterer næringen til dem. Havstrømmer er mer enn Golfstrømmen.

– Det finnes mange små havstrømmer som endrer seg fra time til time. Disse kortvarige havstrømmene kan være svært viktige for økosystemet, fremhever Johannes Röhrs og legger til at det er mye vær i havet.

– I havet fins både lavtrykk, høytrykk, virvler og fronter. Atmosfæren har kanskje to lavtrykk mellom Sør-Norge og Nordpolen. I havet står lavtrykkene mye tettere. Været i havet er med andre ord langt mer komplisert enn været i atmosfæren, påpeker Röhrs.

Enorme undervannsbølger

Han må dessuten ta hensyn til at havet består av to lag vannmasser. Den øvre delen av havet består av lett og varmt vann, mens den nederste delen er tung og kald. Dessuten er saltinnholdet forskjellig. De to lagene med vannmasser lever derfor hvert sitt liv.

På toppen av den øverste vannmassen kan vi se bølgene med det blotte øye. Overraskende nok fins det også bølger i den nederste vannmassen. Disse bølgene kalles undervannsbølger. Avstanden mellom dem er mye større enn i det øvre laget. Ved korallrevene kan undervannsbølgene være 500 meter 'lange'. Ute på havet kan avstanden mellom bølgetoppene faktisk være så mye som et par kilometer. Undervannsbølgene er dessuten mange ganger høyere enn bølgene på toppen av havoverflaten.

Planteplanktonet er i den øvre vannmassen, mens næringssaltene er i den nedre vannmassen. Det store spørsmålet er hvordan algene får tak i næringssaltene og hvordan korallrevene, langt der nede i havdypet der undervannsbølgene rår, får tak i planteplanktonet. Den nedre og den øvre vannmassen må blande seg for at korallrevene skal få den næringen de trenger. Her finnes det tre viktige mekanismer. Den ene er at næringssaltene virvles opp fra bunnen av havet. Den andre er at planteplanktonet virvles nedover. Så langt så bra, men den store bøygen er å fordele næringssaltene og planteplanktonet mellom de to lagene med vannmasser. Her kommer den tredje mekanismen inn. Den skjer når undervannsbølgene bryter og kollapser. Da blandes vannmassene mellom de to lagene slik at korallrevene kan få den næringen de har bruk for.

Når en undervannsbølge bryter, skapes det turbulens. Den samme effekten skjer når en bil kommer kjørende på en støvet landevei. Da oppstår det en stor støvsky i dragsuget bak bilen. Foto: Matematisk institutt/UiO

John Grue skal nå formulere disse tre mekanismene matematisk. Den nye matematikken er faktisk nødvendig for å kunne lage en modell som beskriver hvordan korallrevene får den næringen de må ha.

For å forstå hva som skjer når undervannsbølgene bryter, kan du se for deg hva som skjer når en bil kommer kjørende på en støvete vei. Støvet løftes opp ved fronten og beveger seg over biltaket og ned bak hekken på bilen. I dragsuget bak bilen ser du en sky av støv som løftes fra bakken og virvles opp i luften. Dette skyldes turbulens. Prinsippet er det samme når undervannsbølgene blir så store og steile at de kollapser. Da dannes det turbulens bak bølgene, som virvler opp næringssaltene.

Les også

Korallrevene

Korallrevene utenfor Vesterålen befinner seg på mellom 200 og 500 meters dyp. Det er der undervannsbølgene er. Selv om undervannsbølgene befinner seg flere hundre meter under havoverflaten, kan sporene fra dem som oftest sees fra satellitt.

De indre bølgene følger tidevannssyklusen.  De dannes når vannmassene blir forskjøvet over undersjøiske fjell. 

– Hypotesen vår er at de indre bølgene er helt nødvendige for å bringe næring opp og ned i vannsøylen der korallrevene er, påpeker John Grue.

Matematikeren ønsker nå å lage en generell hypotese om at alle undervannsbølger starter der korallrevene er. Han er ikke den første som har vist interesse for indre bølger og korallrev. Rett før daværende president Barack Obama måtte forlate Det hvite hus, fredet han svære havområder med korallrev, nesten tre ganger større enn Norges areal. Korallrevene ble kalt havets lunger.

John Grue er nå i gang med å undersøke om alle undervannsbølger starter i korallrev. Poenget hans er at man skal kunne følge sporene fra undervannsbølger for å kunne slå fast hvor det er korallrev.

– Vi ønsker å teste denne hypotesen. Med ny matematikk og nye modeller og ny forståelse av marinøkologien vil det være mulig å slå fast hvilke områder som bør vernes for at havet skal kunne reparere seg selv. Dette kan bli et tindrende klart argument mot oljeboring. Jeg står for den. Det er forskningen som har tatt meg til det politiske standpunktet, og ikke omvendt, poengterer den internasjonalt anerkjente bølgeforskeren.

Hvis økosystemet blir skadet i det øvre laget, kan det går ut over korallrevene.

– Dette gjelder spesielt de sjeldne kaldtvannskorallrevene utenfor Vesterålen. De har en viktig rolle for havets helse. Her er også viktige fiskeressurser og unike økosystemer. Vi trenger derfor disse beregningene for å kunne vite hvordan vi skal ta vare på disse områdene, legger Johannes Röhrs til.

For å undersøke sammenhengen mellom undervannsbølger og transport av næringsstoffer til korallrevene skal forskerne måle dette i det nye LoVe-observatoriet utenfor Vesterålen. Der skal de sette opp måleinstrumenter i de områdene der de antar at de indre bølgene brytes. Röhrs forteller at modellene skal kjøres på supercomputere og at matematikken må være i orden for at modellene skal bli best mulig.

Artikkelen ble først publisert i tidsskriftet Apollon, og gjengis på tu.no med redaksjonens tillatelse. 

Les også

Kommentarer (0)

Kommentarer (0)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå