Miljöperspektiv - En jämförelse mellan fjärranalystekniker och vågbojar för mätning av oceanogr

Vid utvärdering av behovet av underhåll för de olika teknikerna kan det konstateras att en stor skillnad mellan vågbojen och vågradarn är att inget underhåll krävs till havs för vågradarn. Därav behövs inga drivmedelskrävande båtturer för vågradarn, eventuella miljöfarliga bottenfärger eller aluminiumförorenande åtgärder som behövs för vågbojen. Vågradarn kräver inga nämnvärda miljö-farliga underhållningsåtgärder.

Så underhållsfri utrustning som möjligt är att föredra ur många synvinklar. Att vågradarstationerna till stor del kan skötas på distans och inte kräver underhåll till havs, innebär att de bränslekrävande resorna till vågradarstationer troligtvis är färre än till vågbojar. Med avseende på utsläpp av växt-husgaser ur denna aspekt är vågradar därför bättre än vågbojar.

Det föredras, ur miljösynpunkt, att servicebehovet är litet då koldioxidutsläppen och utsläpp av svaveloxider genast ökar vid bränsleåtgången då produkten skickas till servicecentrum. Behovet av service för vågbojen är litet och servicebehovet av radarstationerna sker mest via telefon eller inter-net. Radarstationerna behöver dock byta ut komponenter oftare än vad en vågboj behöver förnya sina delar. Det är därför svårt att avgöra vilken teknik som har högst servicebehov. Servicecenter för de behandlade teknikerna ligger utanför Sverige och en lång fraktväg för dem behövs. Närmast ligger servicecentrum för WERA och WaMoS II, då de är placerade i norra Tyskland. Något längre bort, i Nederländerna, ligger servicecentrum för vågbojen. Behövs komponenter till CODAR skickas på service är det Spanien som servicecentrum ligger i. Skillnaden i sträcka är inte stor, och är därför inte av signifikant betydelse i utvärderingen av miljöpåverkan.

Energiåtgången för teknikerna är relevant ur ett miljöhållbarhetsperspektiv. Åtgången för vågbojen är betydligt mindre än för vågradarstationerna. Översiktligt sett är energiåtgången relativt låg för samtliga tekniker och är därför inte av prioritet att lägga någon större vikt på ur miljösynpunkt i detta projekt. Värt att nämna är dock att energiförsörjningsmöjligheterna kan se olika ut vid positionerna och att valet av energikälla såklart har en betydande inverkan på miljöpåverkan. Valet av energikälla undersöks inte i det här projektet.

Radarstationerna är en modernare teknik än vågbojarna och kan med deras applikationsmöjligheter vara relevanta längre in i framtiden. Exempelvis kan ny forskning kan leda till att nya appliceringar eller ominstallationer blir tillgängliga för vågradarsystem, och detta kan utvärderas ur bland annat Gurgel (2007): WERA har en väldigt modulär design och kan därav enkelt anpassas till ett flertal olika applikationer.

Det finns en osäkerhet i utredningen av teknikernas miljöpåverkan eftersom produkternas livslängd inte kunde utredas. Ytterligare osäkerheter tillkommer till följd av att metoden endast bygger på de aspekter som resonerades fram till att vara de viktigaste. I enighet med projektets mål valdes en fullständig livscykelanalys bort i detta projekt, eftersom det ansågs vara för tidskrävande.

6.4 Kostnader

Att sammanställa fullständiga kostnadsuppgifter för de olika teknikerna visade sig vara proble-matiskt. Leverantörerna hade i regel svårigheter att ge ifrån sig prisuppgifter. Ett återkommande argument var att deras system behöver skräddarsys för varje plats, och att inget exakt pris därmed kunde uppskattas. De kostnadsuppgifter som kunde anskaﬀas visar på att vågradar medför en högre inköpskostnad jämfört med vågboj. I Tabell 11 är det endast CODAR som inkluderar installation-och uppstartskostnad i inköpspriset, installation-och av den anledningen är endast inköpskostnaden för WERA och WaMoS II som är direkt jämförbara med inköpskostnaden för vågbojen. Noterbart är att in-köpskostnaden för radarsystemen varierar beroende på konfiguration.

Inköpskostnaden för CODAR inbegriper hela kostnaden, från inköp till det att systemet är igång. Detta ger alltså en uppskattning av investeringskostnaden för ett radarsystem. Vidare är driftkost-naden för CODAR ungefär 100.000 - 150.000 kr lägre per år än för vågbojsystemet, men det är värt att notera att vid denna jämförelse ställs tre vågbojar mot en vågradar. Driftkostnaden för en vågradar är alltså högre än för en vågboj. Vid uppskattningen av SMHI:s driftkostnad för nuvarande vågbojsystem bildades ett medelvärde av de årliga kostnaderna mellan 2013 - 2016. För att erhålla ett rimlig värde i detta avseende är det viktigt att definitionen av driftkostnad varit konsekvent över åren. Om detta inte varit fallet ökar osäkerheten för vågbojarnas driftkostnad.

NOOA:s kostnadsuppgifter låg under uppgifterna som erhölls från CODAR:s tillverkare angående både uppstart- och driftkostnad, vilket kan utläsas i Tabell 11 och 12. Däremot kommer CODAR:s uppgifter direkt från tillverkare, medan NOOA:s uppgifter är uppskattningar från ett projekt i en väsentligt större skala än det denna rapport undersöker.

Ur ett ekonomiskt perspektiv är vågradarns flexibilitet en fördel. Ny teknik kan enkelt implemente-ras i en befintlig station, något som normalt inte är fallet för en vågboj.

7 Slutsats

Denna studie valde ut tre kommersiella radartekniker som är lämpliga att komplettera eller ersätta vågbojar med för mätning av oceanografiska parametrar i svenska vatten. De radartekniker som undersöktes var högfrekvensradarteknikerna WERA och CODAR, samt X-bandradarn WaMoS II. När det kommer till datatillgänglighet förväntas radarteknikerna och vågbojarna prestera likvärdigt vid två av de tre positionerna som undersöktes. Det krävs en hög upplösning för att mäta vågpara-metrar. Upplösningen för radartekniker försämras dock vid val av lägre frekvenser, som ger upphov till längre räckvidder. Vid val av plats är därför västkusten är att föredra, då konduktiviteten där är ungefär upp till fem gånger högre än på östkusten. Detta resulterar i dubbelt så lång räckvidd på västkusten, vilket under isfria förhållanden kan röra sig om ungefär 40 km för en högfrekvensradar som opererar vid en frekvens på 30 MHz. Detta bygger dock på en teoretisk modell och i verklighe-ten kan räckvidden variera betydligt. Det ska även poängteras att räckvidden varierar beroende på vilka parameter det är som ska mätas, till exempel så kräver signifikant våghöjd en kortare våglängd och därmed kommer räckvidden att förkortas.

Den stora fördelen med radartekniker gentemot vågbojar är möjligheten att mäta över större om-råden istället för att vara begränsad till punktmätningar. Detta möjliggör ytterligare användnings-områden som till exempel kartläggandet av ytströmmar och vind. Vågbojar har hög noggrannhet i jämförelse med radarteknikerna, men är begränsade till att mäta ett fåtal parametrar. Radar-teknikerna erbjuder möjligheten att kontinuerligt uppgradera hård- och mjukvara, vilket möjliggör förbättring av prestanda, samt anpassning av radartekniken för ett flertal olika tillämpningsområ-den. Ur miljösynpunkt är en radarteknik att föredra framför vågbojar. Detta grundas främst i att vågbojen är placerad i vatten, vilket innebär användande av eventuellt miljöfarliga bottenfärger och bränslekrävande båtturer. Däremot har radarteknikerna en större inköps- och driftkostnad i jämförelse med vågbojar.

Med nämnda slutsatser i beaktande är en eventuell investering i radarteknik på västkusten att re-kommendera. Radarteknik har goda möjligheter att komplettera eller helt ersätta vågbojarna när det kommer till mätning av vågparametrar. Prioriteras högsta upplösning bör en X-bandradar som WaMoS II väljas. Är å andra sidan räckvidd av högre prioritet skulle en högfrekvensradar som CO-DAR eller WERA vara ett bra alternativ.

Vidare konstateras att framtida studier kring teknikernas miljöpåverkan, som en fullständig LCA på radarsystemen, och en mer omfattande uppskattning av investeringskostnader skulle bidra till ett bättre underlag för ett eventuellt investeringsbeslut. Om en implementering för radarteknik skulle vara av intresse föreslås ett närmre samarbete med en kommersiell tillverkare, för att erhålla mer exakta siﬀror för kostnad och radarteknikernas prestanda med avseende på en särskild plats.

Referenser

Atan, Reduan, Jamie Goggins, Michael Harnett, Pedro Agostinho och Stephen Nash (2016). ”As-sessment of Wave Characteristics and Resource Variability at a 1/4-Scale Wave Energy Test Site in Galway Bay Using Waverider and High Frequency Radar (CODAR) Data”. I: Ocean Engineering 117, s. 272–291. issn: 00298018. doi: 10.1016/j.oceaneng.2016.03.051. url: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0029801816300038 (hämtad 2017-04-04). Atkinson, Larry P. (1999). Oceanography-High Frequency Radar and Ocean Thin Layers,

Volu-me 10, No. 2. DTIC DocuVolu-ment. url: http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord& metadataPrefix=html&identifier=ADA361115 (hämtad 2017-04-28).

Barale, Vittorio och Martin Gade, utg. (2008). Remote Sensing of the European Seas. OCLC: ocn183149734. Dordrecht ; London: Springer. 513 s. isbn: 978-1-4020-6771-6.

Bell, Paul S. och John C. Osler (2011). ”Mapping Bathymetry Using X-Band Marine Radar Data Recorded from a Moving Vessel”. I: Ocean Dynamics 61.12, s. 2141–2156. issn: 7341, 1616-7228. doi: 10.1007/s10236-011-0478-4. url: http://link.springer.com/10.1007/s10236-011-0478-4 (hämtad 2017-05-02).

Bighiu, Maria Alexandra (2017). Användning Och Miljöpåverkan Av Giftig Båtbottenfärg i Öster-sjön. url: http://havet.nu/?d=186&id=54642103 (hämtad 2017-05-02).

Borge, José Carlos Nieto, Konstanze Reichert och Jürgen Dittmer (1999). ”Use of Nautical Radar as a Wave Monitoring Instrument”. I: Coastal Engineering 37.3, s. 331–342. url: http://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0378383999000320 (hämtad 2017-05-03).

Branth, Branth-Chemie A.V. (2008). EU-Material Safety-Data-Sheet Brantho-Korrux "3 in 1Ännd Brantho-Korrux Nitrofest". url: http://brantho-korrux.co.uk/H&S_B-K_3-in-1_Jan_08_ rev.pdf (hämtad 2017-04-26).

Bushnell, Mark (2017). HR-Radarsystem. US IOOS/QARTOD Technical Coordinator.

CODAR (2017). CODAR Ocean Sensors - The Leaders in HF Radar Technology. url: http:// www.codar.com/ (hämtad 2017-04-05).

CODAR Ocean Sensors (2010). Codar Ocean Sensors - Products - The RiverSonde®. url: http: //www.codar.com/SeaSonde_gen_specs.shtml (hämtad 2017-04-26).

CODAR Ocean Sensors (2013). SeaSonade SSRS-100 Operator’s Manual. url: http://support. codar.com/Technicians_Information_Page_for_SeaSondes/Manuals_and_Documentation_ files/Docs/SS_OpManual20130730.pdf (hämtad 2017-04-26).

CODAR Ocean Sensors (2017). Product Overview & General Specs.

CODAR Ocean Sensors, Kundservice (2017). Price Details Regarding the SeaSonde Transponder. E-mail 2017-04-24.

Datawell (2014). DataWell Waverider Reference Manual. url: http://www.datawell.nl/Portals/ 0/Documents/Manuals/datawell_manual_dwr-mk3_dwr-g_wr-sg_2017-01-01.pdf (hämtad 2017-04-07).

Datawell (2017). Datawell Brochure. url: http://datawell.nl/Portals/0/Documents/Brochures/ datawell_brochure_dwr-mk3_b-09-08.pdf.

Encyclopædia Britannica (2017). Doppler Eﬀect. I: url: http://academic.eb.com.ezproxy.its. uu.se/levels/collegiate/article/Doppler-effect/30955.

Fofonoﬀ, N. P. (1985). ”Physical Properties of Seawater: A New Salinity Scale and Equation of State for Seawater”. I: Journal of Geophysical Research Vol. 90 (NO. C2), s. 3332–3342.

Gabelle, C., F. Baraud, L. Biree, S. Gouali, H. Hamdoun, C. Rousseau, E. van Veen och L. Le-leyter (2012). ”The Impact of Aluminium Sacrificial Anodes on the Marine Environment: A Case Study”. I: Applied Geochemistry 27.10, s. 2088–2095. issn: 08832927. doi: 10.1016/j. apgeochem.2012.07.001. url: g (hämtad 2017-04-22).

Gurgel, K. (2007). University of Hamburg WERA HF-Radar. url: http://wera.cen.uni-hamburg. de/WERA.shtml (hämtad 2017-05-02).

Gurgel, K., G Antonischki, H. Essen och T Schlick (1999). ”Wellen Radar (WERA): A New Ground-Wave HF Radar for Ocean Remote Sensing”. I: Coastal Engineering 37 (3–4), s. 219–234. issn: 0378-3839. doi: 10.1016/S0378-3839(99)00027-7. url: http://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/S0378383999000277 (hämtad 2017-04-03).

Gurgel, K., H. Essen och S. P. Kingsley (1999). ”High-Frequency Radars: Physical Limitations and Recent Developments”. I: Coastal engineering 37.3, s. 201–218. url: http://www.sciencedirect. com/science/article/pii/S0378383999000265 (hämtad 2017-04-03).

Helzel Masstechnik, Kundservice (2017). Price Details Regarding WERA Radar Technology. E-mail 2017-05-02.

Helzel Messtechnik (2007). WERA. url: http://www.helzel.com/files/432/upload/WERA-2008.pdf.

Helzel Messtechnik (2015). Medium Range Remote Ocean Control System. url: http : / / www . helzel . com / files / 432 / upload / Spezifikationen / Wera - 24 - 26MHz - Spec - 150907 . pdf (hämtad 2017-04-26).

Helzel Messtechnik (2016). WERA Operators Seminar 2016 - Helzel Messtechnik GmbH. url: http: //www.helzel.com/de/13917-WERA-Operators-Seminar (hämtad 2017-04-25).

Helzel Messtechnik (2017). Specification 16,5 MHz. url: http://www.helzel.com/files/432/ upload/Spezifikationen/Wera-16MHz-Spec-150907.pdf.

Helzel, T., M. Kniephoﬀ och L. Petersen (2006). ”WERA: Remote Ocean Sensing for Current, Wave and Wind Direction”. I: 2006 IEEE US/EU Baltic International Symposium. 2006 IEEE US/EU Baltic International Symposium, s. 1–8. doi: 10.1109/BALTIC.2006.7266143.

Helzel, T., L. Petersen, V. Mariette och N. Thomas (2009). ”Accuracy and Reliability of Ocean Current and Wave Monitoring with the Coastal Radar #x201C;WERA #x201D;” i: OCEANS 2009-EUROPE. OCEANS 2009-EUROPE, s. 1–5. doi: 10.1109/OCEANSE.2009.5278303. Hessner, Katrin, Konstanze Reichert, Jose Carlos Nieto Borge, Craig L. Stevens och Murray J. Smith

(2014). ”High-Resolution X-Band Radar Measurements of Currents, Bathymetry and Sea State in Highly Inhomogeneous Coastal Areas”. I: Ocean Dynamics 64.7, s. 989–998. issn: 1616-7341, 1616-7228. doi: 10.1007/s10236-014-0724-7. url: http://link.springer.com/10.1007/ s10236-014-0724-7 (hämtad 2017-04-03).

Holthuijsen, L.H. (2007). Waves in Oceanic and Coastal Waters. Waves in Oceanic and Coastal Waters. 1 s. isbn: 978-0-511-61853-6. doi: 10.1017/CBO9780511618536.

IOOS (2016). Manual for Real-Time Quality Control of High Frequency Radar Surface Current Data. url: https://ioos.noaa.gov/wp-content/uploads/2016/06/HFR_QARTOD_Manual_05_ 26_16.pdf.

Ivonin, D. V., V. A. Telegin, P. V. Chernyshov, S. A. Myslenkov och S. B. Kuklev (2016). ”Possibi-lities of X-Band Nautical Radars for Monitoring of Wind Waves near the Coast”. I: Oceanology 56.4, s. 591–600. issn: 0001-4370, 1531-8508. doi: 10.1134/S0001437016030103. url: http: //link.springer.com/10.1134/S0001437016030103 (hämtad 2017-03-31).

Kamli, Emna, Cédric Chavanne och Dany Dumont (2016). ”Experimental Assessment of the Perfor-mance of High-Frequency CODAR and WERA Radars to Measure Ocean Currents in Partially Ice-Covered Waters”. I: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 33.3, s. 539–550. issn: 0739-0572. doi: 10.1175/JTECH-D-15-0143.1. url: http://journals.ametsoc.org/doi/10. 1175/JTECH-D-15-0143.1 (hämtad 2017-04-04).

Klöpﬀer, Walter och Birgit Grahl (2014). Life Cycle Assesment (LCA). 1. utg. John Wiley & Sons, Incorporated. url: http://ebookcentral.proquest.com/lib/uu/reader.action?docID= 1658826&ppg=5 (hämtad 2017-04-11).

Lindh, Henrik (2013). Driftsrapport För Vågbojarna Och Vågbojsnätet För 2012. Driftsrapport DM 151041.

Liu, Yonggang, Robert H. Weisberg och Cliﬀord R. Merz (2014). ”Assessment of CODAR SeaSonde and WERA HF Radars in Mapping Surface Currents on the West Florida Shelf”. I: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 31.6, s. 1363–1382. issn: 0739-0572. doi: 10.1175/JTECH-D-13-00107.1. url: http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JTECH-D-13-00107.1 (hämtad 2017-04-03).

Ludeno, Giovanni, Carmelo Nasello, Francesco Raﬀa, Giuseppe Ciraolo, Francesco Soldovieri och Francesco Serafino (2016). ”A Comparison between Drifter and X-Band Wave Radar for Sea Surface Current Estimation”. I: Remote Sensing 8.9, s. 695. issn: 2072-4292. doi: 10.3390/ rs8090695. url: http://www.mdpi.com/2072-4292/8/9/695 (hämtad 2017-03-31).

Lund, Björn, Hans C. Graber, Katrin Hessner och Neil J. Williams (2015). ”On Shipboard Marine X-Band Radar Near-Surface Current “Calibration””. I: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 32.10, s. 1928–1944. issn: 07390572, 15200426. doi: 10 . 1175 / JTECH D 14

-00175.1. url: http://journals.ametsoc.org/doi/10.1175/JTECH-D-14-00175.1 (hämtad 2017-04-04).

OpenStreetMap (2017). OpenStreetMap. url: http://www.openstreetmap.org/copyright (häm-tad 2017-05-10).

Perkin, R. och E. Lewis (1980). ”The Practical Salinity Scale 1978: Fitting the Data”. I: IEEE Journal of Oceanic Engineering 5.1, s. 9–16. url: http://ieeexplore.ieee.org/abstract/ document/1145441/ (hämtad 2017-04-26).

Robinson, A. M., L. Wyatt och M. J. Howarth (2011). ”A Two Year Comparison between HF Radar and ADCP Current Measurements in Liverpool Bay”. I: Journal of operational oceanography 4.1, s. 33–45. url: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/1755876X.2011.11020121 (hämtad 2017-03-31).

Rutgers University Institute of Marine and Coastal Sciences (2017). High Frequency Radar : Intro-duction. url: https://marine.rutgers.edu/cool/education/class/josh/hf_radar.html (hämtad 2017-04-05).

Rutter (2017). Resources | Rutter. url: http://www.rutter.ca/resources (hämtad 2017-04-26). Rütten, S., S. Mai, J. Wilhelmi, T. Zenz, J. Winkelbauer, P. Fröhle och U. Barjenbruch (2013).

”COMPARISON OF DIRECTIONAL SPECTRA OF SEA WAVES ESTIMATED BY AN AR-RAY OF RADAR SENSORS AND A DIRECTIONAL WAVERIDER BUOY”. I: url: http:// www.dr-smai.de/Literatur/Geb-3/149_scacr2013_ruetten_etal.pdf (hämtad 2017-04-07). Savidge, D., J. Amft, A. Gargett, M. Archer, D. Conley, G. Voulgaris, L. Wyatt och K. Gurgel (2011). ”Assessment of WERA Long-Range HF-Radar Performance from the User’s Perspective”. I: Current, Waves and Turbulence Measurements (CWTM), 2011 IEEE/OES 10th. IEEE, s. 31– 38. url: http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5759520/ (hämtad 2017-03-31). Sea Image, Kundservice (2017). Specifications Regarding WaMoS. E-mail 2017-05-09.

Sea-Image Corporation (2016). S6 WaMoS II Wave Radar Product Description. url: http://www. sea- image.com/Site/Documents/MKT- 02592, %20sigma%20S6%20WaMoS%20II%20System% 20Description,%20ISSUE%2002,%2019-SEP-16.pdf (hämtad 2017-04-27).

Sea-Image-Corporation (2017). WaMoS II Wave Radar. url: http://www.sea-image.com/wamos1. htm (hämtad 2017-04-05).

Shirasawa, K., N. Ebuchi, M. Leppäranta och T. Takatsuka (2013). ”Ice-Edge Detection from Japa-nese C-Band Radar and High-Frequency Radar Coastal Stations”. I: Annals of Glaciology 54.62, s. 59–64. issn: 02603055, 17275644. doi: 10.3189/2013AoG62A007. url: http://openurl. ingenta.com/content/xref?genre=article&issn=0260-3055&volume=54&issue=62&spage= 59 (hämtad 2017-05-16).

SMHI (2017a). Havsboj Huvudskär Ost | SMHI. url: https://www.smhi.se/kunskapsbanken/ oceanografi/havsboj-huvudskar-ost-1.13916 (hämtad 2017-05-02).

SMHI (2017b). Havsboj Väderöarna | SMHI. url: https : / / www . smhi . se / kunskapsbanken / oceanografi/havsboj-vaderoarna-1.33411 (hämtad 2017-04-28).

SMHI (2017c). Havsmiljöforskning Och Biogeokemisk Modellering | SMHI. url: https://www. smhi . se / forskning / forskningsomraden / oceanografi / havsmiljoforskning - 1 . 105711 (hämtad 2017-05-08).

SMHI (2017d). Havsobservationer | Havsvågor | SMHI. url: https://www.smhi.se/vadret/hav-och-kust/havsobservationer/havsvag.htm (hämtad 2017-04-05).

SMHI (2017e). Mätning Och Beräkning Av Vågor | SMHI. url: https://www.smhi.se/kunskapsbanken/ oceanografi/matning-och-berakning-av-vagor-1.3082 (hämtad 2017-04-04).

SMHI (2017f). Mätning Och Beräkning Av Vågor | SMHI. url: https://www.smhi.se/kunskapsbanken/ oceanografi/matning-och-berakning-av-vagor-1.3082 (hämtad 2017-04-05).

SMHI (2017g). Ny Vågboj Ska Göra Arbetslivet Säkrare | SMHI. url: https://www.smhi.se/ nyhetsarkiv/ny- vagboj- utanfor- lysekil- ska- gora- arbetslivet- sakrare- 1.115345 (hämtad 2017-04-26).

SMHI (2017h). Oceanografi - En Historisk Återblick | SMHI. url: https : / / www . smhi . se / kunskapsbanken/oceanografi-en-historisk-aterblick-1.17623 (hämtad 2017-04-26). SMHI (2017i). SMHI Öppna Data | Oceanografiska Observationer. url:

http://opendata-download-ocobs.smhi.se/explore/?parameter=0# (hämtad 2017-04-26).

SMHI (2017j). Vågboj Brofjorden WR | SMHI. url: https://www.smhi.se/kunskapsbanken/ oceanografi/vagboj-brofjorden-wr-1.114777 (hämtad 2017-04-05).

SMHI (2017k). Vågboj Brofjorden WR | SMHI. url: https://www.smhi.se/kunskapsbanken/ oceanografi/vagboj-brofjorden-wr-1.114777 (hämtad 2017-04-26).

SMHI (2017l). Vågboj Knolls Grund | SMHI. url: https : / / www . smhi . se / kunskapsbanken / oceanografi/vagboj-knolls-grund-1.18654 (hämtad 2017-04-05).

SMHI (2017m). Vågboj Södra Östersjön | SMHI. url: https://www.smhi.se/kunskapsbanken/ oceanografi/vagboj-sodra-ostersjon-1.13914 (hämtad 2017-04-05).

SMHI (2017n). Vågboj Väderöarna | SMHI. url: https : / / www . smhi . se / kunskapsbanken / oceanografi/vagboj-vaderoarna-1.13913 (hämtad 2017-04-12).

SMHI (2017o). Vågbojar | SMHI. url: http://www.smhi.se/kunskapsbanken/oceanografi/ vagbojar-1.13443 (hämtad 2017-04-04).

Strinić, G., S. Čupić, N. Domijan, N. Leder och H. Mihanović (2011). ”Distributed System for Remote Wave Data Collection and Visualization as a Part of Operational Oceanography in Croatia”. I: MIPRO 2011 - 34th International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics - Proceedings, s. 301–304. isbn: 978-953-233-067-0. Strömstedt, E., K. Haikonen, J. Engström, M. Götman, J. Sundberg, J. Nyberg, L. Zillén-Snowball, E. Nilsson, A. Dingwell och A. Rutgersson (2017). ”Defining Wave Energy Pilot Sites in Swedish Seawaters”. I: 12th European Wave and Tidal Energy Conference (EWTEC) Series. Submitted. Udéhn, Erik (2017a). Prisuppgifter Angående DWR-MKIII. E-mail 2017-04-26. Marin mättekniker,

SMHI.

Udéhn, Erik (2017b). SMHI:S Vågbojar. E-mail 2017-04-28. Marin mättekniker, SMHI.

Umeå Universitet (2016). Miljögifter. url: http://www.havet.nu/?d=32 (hämtad 2017-04-26). University of Hamburg (2015). How Does HF-Radar Work? url: http://wera.cen.uni-hamburg.

de/hf_radar.shtml (hämtad 2017-04-05).

Waldh, Fredrik (2017). Fråga Angående Vågbojar. E-mail 2017-05-02. Kundtjänst, SMHI.

Wyatt, L. (2000). ”Limits to the Inversion of HF Radar Backscatter for Ocean Wave Measurement”. I: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 17.12, s. 1651–1666. url: http://journals. ametsoc . org / doi / abs / 10 . 1175 / 1520 - 0426(2000 ) 017 % 3C1651 : LTTIOH % 3E2 . 0 . CO % 3B2 (hämtad 2017-04-28).

Wyatt, L. (2005). ”HF Radar for Coastal Monitoring-a Comparison of Methods and Measure-ments”. I: Oceans 2005-Europe. Vol. 1. IEEE, s. 314–318. url: http://ieeexplore.ieee. org/abstract/document/1511732/ (hämtad 2017-04-03).

Wyatt, L., J. J Green, K. Gurgel, J. C Nieto Borge, K Reichert, K Hessner, H Günther, W Rosenthal, O Saetra och M Reistad (2003). ”Validation and Intercomparisons of Wave Measurements and Models during the EuroROSE Experiments”. I: Coastal Engineering 48.1, s. 1–28. issn:

0378-3839. doi: 10 . 1016 / S0378 - 3839(02 ) 00157 - 6. url: http : / / www . sciencedirect . com / science/article/pii/S0378383902001576 (hämtad 2017-04-04).

8 Appendix

8.1 Fysikaliska principer

Vågradar bygger på två principer vid mottagning och analys av elektromagnetiska vågor: Braggs lag och Dopplereﬀekten. Dessa två förklaras kortfattat i detta avsnitt.

8.1.1 Braggs lag

På grund av havsytans ojämna struktur reflekteras elektromagnetiska signaler på vattnet. Radar-tekniker utnyttjar Braggs lag enligt:

w = ^t

2cos(✓) (9)

där w är vågens våglängd, t är våglängden på signalen som sänds ut, och ✓ är vinkeln mellan signalen och havsytan (Rutgers University Institute of Marine and Coastal Sciences, 2017). Eftersom radarantennen befinner sig nära havsytan blir ✓ liten, och dess inverkan kan försummas. Detta medför att signalen som återstrålas från havsytan är precis hälften så lång som den ursprungliga radiovågen. Ekvationen för den reflekterade signalen blir då:

w= ^t

2 (10)

Figur 12 ger en schematisk bild över en högfrekvensradars (HF-radar) tillämpning: den elektromag-netiska signalen som sänds ut reflekteras på vågorna och återstrålas tillbaka till radarmasten på land med precis halva våglängden. Signalen används därefter för att få information över oceanografiska egenskaper (ytströmmar, signifikant våghöjd m.m.) och till och med vindegenskaper (riktning och styrka) (Atkinson, 1999).

Figur 12. Schematisk bild över återstrålningen av signalen och Bragg spridning (University of Ham-burg, 2015). el är den elektromagnetiska signalens våglängd och sw havsvågornas våglängd. Trans-mitted wave är signalens som sänds ut, backscattered wave är signalen som återstrålas.Publiceras med tillstånd från Gurgel (Universitetet i Hamburg).

8.1.2 Dopplereﬀekten

Dopplereffekten uppstår när frekvensen hos en signal förändras på grund av den relativa rörelsen mellan signalkällan och mätobjektet. Fasförskjutningen beror på mätobjektets hastighet: ju större hastighet desto större förskjutning (Encyclopædia Britannica, 2017). Radar används bland annat för att mäta ytströmmar, vilket möjliggörs genom en analys av Dopplereffekten. Figur 13 visar ett spektrum som innehåller tydliga Bragg-toppar bestående av Braggvågor som orsakas av fasför-skjutningen mellan den detekterade och den kända signalen som sändes ut. Dopplereffekten från Braggvågorna är känd och avvikelser beror därmed på havets ytströmmar (Atkinson, 1999). Första-samt andra ordningens dopplerspektrum (se Figur 13) analyseras med hjälp av lösningen till in-versen av en komplex integralberäkning för att bestämma våghöjd och våglängder (Ivonin m. fl.,

In document En jämförelse mellan fjärranalystekniker och vågbojar för mätning av oceanografiska parametrar i svenska vatten (Page 47-57)