Time 0: Hydrodynamisk grunnlag - oversikt
Studentene skal utvikle forståelse for og
kunnskap om grunnleggende problemstillinger knyttet til det marine fysiske
miljø. Hovedvekt legges på bølger. Hvordan vi modellerer og beskriver bølger på
åpent dypt vann, bølgenes forplantning inn mot land hvor de gjennomgår endring
på grunn av brytning, skjerming, refleksjon, grunning og refraksjon og til
slutt møter en konstruksjon eller ei strand. Prosesser i strandsonen som
bølgebryting, oppskylling. For å kunne kommunisere med eksperter innen
meteorologi og oseanografi vil studentene få et grunnlag for beskrivelse
av vind og strøm. Variasjonen i
vannstand er av stor betydning ved bygging i kystsonen. Grunnleggende begrep og
metode for kartlegging av vannstand pga av tidevann og stormflo.
Time 1: Lineær bølgeteori (repetisjon)
En oversikt over hvordan man kan bestemme
bølgeforholdene ved et sted på kysten.
Timen fokuserer imidlertid på Lineær bølgeteori. Studenten skal få
innsikt i teorioppbyggingen, kjennskap til sentrale størrelser og erfaring i å benytte formelapparatet knyttet til
Lineær bølgeteori. Dersom studenten ikke har kjennskap til lineær bølgeteori
fra før, vil arbeidsmengden bli større enn 3 timer.
Time 2: Irregulære bølger og bølgestatistikk (repetisjon)
Studenten skal få forståelse for statistiske
betraktningsmåter for å beskrive bølgeforhold. I dette inngår forståelse av
sjøoverflaten som en stokastisk prosess, med statistiske egenskaper. Studenten
vil få kjennskap og ferdigheter knyttet til: nullkryssingsmetoden,
sannsynlighetsberegninger og tilhørende definisjoner av bølgeparametere,
korttidsstatistikk og langtidsstatistikk, bølgehøyde og bølgeperiode
fordelinger, spektralanalyse, frekvensspektra, retningsspektret og simulering
av irregulære bølger. Dersom studenten ikke har
bra kjennskap til emneområdet fra
tidligere, vil arbeidsmengden bli større enn 3 timer.
Time 3: Vind
Oversikt over forskjellige lengdeskalaer og
tidsskalaer for vind samt hvordan vindprofil endrer seg med høyden. Vite om
geostrofisk og gradient vind og beregning av disse på grunnlag av synoptiske
værkart.
Time 4: Bølgegenerering og prediksjon
Grunnlaget for prediksjonsmodeller for
bølgehøyde og bølgeperiode. Kjennskap til begrepet strøk (fetch) og varighet
(duration). Studenten skal kunne anvende empiriske formler for beregning av
bølgeforhold ved strøkbegrenset
sjøtilstand og innsikt i hvordan slike formler er funnet.
Time 5: Grunning og refraksjon
Studenten skal kunne anvende konservering av
bølgeenergitransporten til å finne bølgehøyden på grunt vann når strålebanene
er kjent. Studenten skal ha innsikt i prinsippene bak beregning av strålebaner
generelt og kunne beregne bølgehøyden for regulære bølger ved parallelle og
rette dybdekoter, og kunne gi kvalitative vurderinger om endring av bølgehøyde
ved forskjellige bunnformasjoner. Studenten skal kunne anvende retningsspektret
til å beregne signifikant bølgehøyde og bølgeperiode på grunt vann i tilfelle
parallelle og rette dybdekoter. Kunne å bruke regnearket SHELTER. Studenten
skal også ha en oversikt over forskjellige typer regnemaskin program for
beregning av refraksjon og grunning. Innsikt i regnemaskinprogrammet REFRAC.
Time 6: Ikke-lineære bølgeteorier
Forstå betydningen av endelig bølgekrapphet
(wave steepness) og relativ vanndybde for valg av bølgeteori. Å innse
sammenhengen mellom rekkeutvikling av bl.a. hastighetspotensialfunksjonen og
den alternative betegnelsen høyere ordens bølgeteorier. Innsikt i og anvendelse av Stokes V ordens
teori på dypt vann. Innsikt i og anvendelse av ”Fourier Series” modell for
bølger på grunt vann.
Time 7: Bølger på strøm
For regulære bølger på uniform strøm å innse at
bølgeperioden ikke endres og å utlede dopplerskift-utrykket for
fasehastigheten. Anvende dette til å beregne endring av bølgehøyde og
bølgelengde når bølger møter strøm. Grunnlaget for refraksjon på grunn av
strøm, inkludert strålebaner og brytning.
Time 8: Bølger i strandsonen
Innsikt i forskjellige brytningsprosesser og
betydningen av Irribarrentallet (Surf similarity parameter) i denne sammenhengen. Kunne anvende formler
for beregning av bølgehøyde og vanndyp der bølger bryter på mot kysten. Litt om
bølgeforplanting etter at bølgene har brutt. Bruk av programmet GOBREAK.
Innsikt i endring avi middelvannstanden
på grunn av bølgeaksjon, ”Setup” og ”Setdown”, oppskylling på strender, lange
bølger (periode >30 sekunder) og bølgeindusert strøm.
Time 9: Diffraksjon
Hva diffraksjon er og hvordan en bruker
diffraksjons diagram for regulære og irregulære bølger. Innsikt i regnemaskinprogrammet HARBOR.
Time 10: Refleksjon og havnesvingninger
Innsikt i og kunne bruke formler for
refleksjonskoeffisienter ved regulære bølger. Refleksjonsbaner i havnebasseng.
Helmholtz resonator, egensvingninger og
stående bølger i basseng. Anvende tabeller for svingemoder ved stiliserte
bassenggeometrier.
Time 11: Grensesjikt
Forstå hvordan bølger og strøm påvirker bunnen
gjennom grensesjiktet. Grunnleggende fysikk og modellering av grensesjikt i
stasjonær strøm. Laminære og turbulente strømmer. Innse forskjell på molekylær viskositet og eddy viskositet.
Tolke størrelser som skjærspenning, turbulent skjærspenning,
friksjonshastighet, sandruhet. Utlede og anvende logaritmeprofilet for
stasjonær strøm og utlede og anvende hastighetsprofilet ved bølger. Hvordan
skjærspenningen ved bunn modelleres når bølger og strøm virker sammen og
hvordan skjærspenningene varierer med avstanden fra bunnen. Finne effekten
strøm har på bølger og effekten bølger har på strømprofilet nær bunnen. Dette
avsnittet er beregnet til å tilsvare en arbeidsmengde på 6 timer.
Time 12: Tidevann - vannstand
Innsikt i årsak til tidevann, og vanlig måter
å beskrive tidevannet på. Kunne anvende harmoniske komponenter og
tidevannstabeller. Kjennskap til referansenivåer og hydrografisk nivellement. Forstå matematisk modell og kunne gjøre
overslagberegninger av stormflo.
Time 13: Strøm i havet
Innsikt i årsak til strøm i havet inkludert
effekten av jordrotasjonen. Matematisk modellering av de forskjellige drivende
og styrende kreftene. Kunne gjenkjenne ”klassiske” strømningsfenomener i strømmåling
dataserier som, geostrofisk strøm, treghetssvingninger, bølger, tidevannsstrøm
m.m. og kunne anvende/tolke vanlige presentasjonsformer for disse. Innsikt i
hvordan de matematiske ligningene kan modellers numerisk og løses ved numeriske algoritmer. Dersom
studenten ikke har bra kjennskap til emneområdet fra tidligere, vil arbeidsmengden bli større enn 3 timer.