Väder- och luftföroreningsprognoser

Väder, vind och vågor avgör när och hur arbete kan utföras till havs, vid kusten och på utsatta platser. Luftkvaliteten avgör hur mycket som får släppas ut och var. Vi omsätter atmosfärs- och havsdata till platsspecifika prognoser och tydligt beslutsstöd.

Vårt arbete omfattar fyra sammanhängande områden: meteorologi, vind, vågor och spridning av luftföroreningar. De delar samma grund, en god beskrivning av atmosfären, och redovisas så att planerare, verksamhetsansvariga och myndigheter kan använda dem direkt.

Väderprognoser utgår från numerisk väderprognosmodellering: fysikaliska modeller av atmosfären som körs på ett rutnät och stegas framåt i tiden från vädrets observerade tillstånd. Satelliter, markstationer, ballongsonder och fartyg ger utgångsläget, och modellen levererar tryck, temperatur, luftfuktighet, moln, nederbörd, sikt och vind.

Globala modeller är grova. För en hamn, en industriplats eller en kuststräcka förfinar vi dem till lokal skala med hjälp av terräng, markanvändning och kustlinjens läge, och vi kontrollerar dem mot observationer, så att deras beteende på just din plats är känt i stället för antaget.

Vind anges som medelvind och byvind på standardhöjden 10 meter över marken. Medelvinden beskriver det jämna flödet, byvinden den starkaste korta stöten i det. Riktningen kompletterar bilden. Prognoser anges oftast i knop (kt) eller meter per sekund, i steg om en till tre timmar.

Vind är avgörande för kran- och lyftarbeten, arbete på höjd, fartygsrörelser, drönarflygning, laster på konstruktioner, ventilation och spridning av rök och utsläpp.

• Den 28 och 29 september ligger medelvinden mellan ungefär 6 och 11 kt, nära 10 kt större delen av lördagen, med byar på 13–14 kt.
• Det förekommer korta avmattningar: medelvinden sjunker till omkring 6 kt på kvällen den 27 september och till omkring 3 kt runt midnatt vid början av den 1 oktober.
• Vinden kan också ändras snabbt: den 2 oktober ökar medelvinden från under 2 kt vid midnatt till omkring 14 kt vid middagstid, med byar på nära 18 kt.

Vågor är havets svar på vinden. Deras storlek beror på hur hård vinden är, hur länge den blåser och över hur långt öppet vatten den verkar (blåslängden). Vågor som fortfarande drivs av den lokala vinden kallas vindsjö. Vågor som har färdats bort från området där de bildades kallas dyning, och de är längre och jämnare.

Ett sjögångstillstånd beskrivs i en prognos med tre värden:

• Signifikant våghöjd (Hs): medelhöjden för den högsta tredjedelen av vågorna. Den ligger nära den våghöjd en observatör skulle uppge och är det viktigaste värdet för operativa gränser.
• Maximal våghöjd (Hmax): den största enskilda vågen som kan förväntas under en period. Den är vanligen omkring 1,6–2 gånger Hs, så ett sjögångstillstånd med Hs 1,5 m kan innehålla en våg på nära 3 m.
• Dyningshöjd: den del av sjögången som kommer från avlägsna vädersystem snarare än från den lokala vinden.

Vågperiod och vågriktning kompletterar beskrivningen och ingår också i prognosen.

• Hmax följer Hs: den röda linjen ligger genomgående på omkring 1,8 gånger den blå.
• De största vågorna kommer den 29 september: Hs når omkring 1,7 fot och de största enskilda vågorna överstiger 3 fot.
• Dyningen är liten, under ungefär 0,7 fot, så nästan hela sjögången är vindsjö, vilket är anledningen till att vågorna följer vinden.
• Den korta toppen den 1 oktober (Hs omkring 1,5 fot, Hmax omkring 2,7 fot) följer på vindökningen samma morgon, och när vinden faller under 2 kt den 2 oktober dör vågorna ut nästan helt.

• Marin och havsbaserad verksamhet: väderfönster för lyft, fartygsåtkomst och installation
• Hamnar och kustnära arbeten
• Vindkraft och andra förnybara energianläggningar
• Byggarbetsplatser med kranar, fasadarbeten och arbete på höjd
• Flyg-, drönar- och evenemangsverksamhet
• Miljöbedömning och tillståndsprövning

Där en väderprognos frågar vad atmosfären kommer att göra, frågar spridningsmodellering vart något som släpps ut i den tar vägen. Vindriktning och vindhastighet för en plym med sig, atmosfärens stabilitet och blandningshöjd avgör hur snabbt den späds ut, och regn tar bort en del ur luften.

Vi kombinerar meteorologiska data med utsläppsdata för att beräkna halter på de platser som är viktiga: tomtgränsen, ett bostadsområde, en skola, en känslig livsmiljö.

• Modellering av luftkvalitet och spridning
• Scenariostudier av utsläpp: jämförelse av processval, skorstenshöjd eller reningsalternativ
• Korttidsprognoser för episoder med dålig luftkvalitet
• Analys och rapportering av mätdata

Två typiska program visar hur disciplinerna samverkar i praktiken. Varje program byggs upp i etapper som kan genomföras var för sig eller tillsammans, så att observationer, modeller och drift kommer på plats i en rimlig ordning och varje etapp ger något användbart.

En kemitransportmodell (CTM) simulerar hur föroreningar släpps ut, transporteras, omvandlas och avlägsnas i atmosfären. Kopplad till en väderprognosmodell omsätter den en prognos för vind, temperatur och omblandning till en prognos för halter. Att få ett sådant system i drift för en stad omfattar tre etapper:

1. Mätning av utsläpp: rörliga (trafik) och stationära (industri, energi och andra fasta) utsläppskällor mäts, för att fastställa hur mycket som släpps ut, av vilka ämnen och när.
2. Utsläppsinventering: en rumsligt och tidsmässigt upplöst inventering sammanställs för den aktuella staden utifrån mätningarna och underliggande aktivitetsdata, i den form modellen kräver.
3. Operativa prognoser: CTM, kopplad till en väderprognosmodell, körs rutinmässigt i drift och ger regelbundna luftkvalitetsprognoser för staden.

Resultatet är en återupprepbar prognoskedja, från källorna på marken till en prognos som planerare, verksamhetsansvariga och myndigheter kan använda.

Tillförlitliga varningar för extremväder bygger på tre saker: goda observationer, en numerisk väderprognosmodell (NWP) som är konfigurerad och prövad för regionen, och ett operativt system som använder observationerna allteftersom de kommer in. Ett nationellt program genomförs därför vanligen i tre etapper:

1. Observationsnätverk: det nationella meteorologiska observationsnätet förstärks: synoptiska (markbaserade) stationer, väderradar och radiosonder (mätningar av den övre luften).
2. Modellanalys och känslighetsstudie: numeriska väderprognosmodeller analyseras, och känsligheten i deras konfiguration (till exempel fysikparametriseringar, upplösning och beräkningsområde) studeras för att hitta den bästa modelluppsättningen för landet.
3. Operativa prognoser med dataassimilering: väderprognosmodellerna körs rutinmässigt med dataassimilering, så att observationerna matas in i prognosen och extrema väderhändelser fångas bättre.

• Platsspecifika väder-, vind- och vågprognoser
• Studier av väderfönster och användbarhet
• Modellering av luftkvalitet och spridning
• Luftkvalitetsprognossystem baserade på kemitransportmodeller: utsläppsmätning, inventeringar och operativa körningar
• Prognoser för extremväder: förbättring av observationsnätet, modellanalys och känslighetsstudier samt system för dataassimilering
• Analys och rapportering av mätdata
• Beslutsstöd för väderkänslig verksamhet