NSO 8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken phys sea

NSO 8055 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: Sea. Track. Web Vaata ka: Dynamics of oil spot on the sea surface http: //www. msi. ttu. ee/~elken/Zhurbas_L 04. pdf

https: //stw. smhi. se/ Seatrack web 2015 -07 -09 Observations are now seen on oil observation start page Coordinates can now be manually added in Degrees 2015 -01 -08 Boom depth are now shown when creating boom Performance bugfixes 2014 -05 -21 New layout on start page with responsive design! Exercise designer and Exercise observation added! Enables training simulations for exercises 2014 -02 -21 Winds, Currents and Ice visualization are within a square box. You can now move the box. Floating buoy wind drag percentage is now working as expected 2013 -12 -12 Changed input format for entering coordinates AIS Ships now shows all ships in time period 2010 -09 -03 New version 3 rd of September 2010. Circulation model now also with 1 n. m. , new high resoluted coastline.

Naftareostusega toimuvate protsesside kontseptuaalne skeem

Naftalaigu laialivalgumine: 3 faasi 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 gravitatsioonilisviskoosne rezhiim (2), mis annab mudelisse mineva laigu algse pindala 1: toimub kiiresti 3: mõjuvad aurustumine, lagunemine jne Fay (1971)

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

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

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

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

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

Nafta esialgne levik, kui allikas on merepõhjas SINTEF

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

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

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

SINTEF nafta lagunemise mudeli skeem

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

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

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

Naftakile lagunemine Volume of oil and waterin-oil emulsion remaining on the sea surface is shown as a percentage of the original volume spilled Group Density Examples Group I less than 0. 8 Gasoline, Kerosene Group II 0. 8 - 0. 85 Gas Oil, Abu Dhabi Crude Group III 0. 85 -0. 95 Arabian Light Crude, North Sea Crude Oils (e. g. Forties) Group IV greater than 0. 95 Heavy Fuel Oil, Venezuelan Crude Oils ITOPF

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.

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

Emulsifikatsioon: laboratoorsed katsed erinevad fraktsioonid

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

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

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

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

Emulsifikatsioon: vesi naftas (2) poolestusaja leidmise empiiriline valem

Daling et al. , 2003

Emulsiooni omadused sõltuvad veesisaldusest tihedus viskoossus SINTEF Manual

Naftareostuse käitumise eritingimused merejääga oludes