TTÜ teadlased paljastasid Varna sadama ohtlikud hoovused

Eesti teadlaste mõõtmised aitavad parandada sadamate ohutust

Tallinna Tehnikaülikooli teadlased aitasid lahendada pikaajalise probleemi Bulgaaria suurimas sadamas. Varna järve ja Musta mere vahelises kitsas kanaliosas võivad tekkida kiiresti muutuvad hoovused ning veetaseme kõikumised, mis ohustavad laevaliiklust ja muudavad sadama igapäevase töö keerulisemaks. Uuringu tulemused on olulised ka Eestile, sest täpne rannikumere seire, navigatsiooniohutus ja ilmaolude prognoosimine muutuvad Läänemere sadamates üha tähtsamaks.

Varna järve ühendab Musta merega ligikaudu 2,4 kilomeetri pikkune ja umbes 300 meetri laiune kanal. Lootsid olid seal ebaharilikke veeliikumisi märganud juba aastaid, kuid nähtuse täpne põhjus polnud selge. Probleemi uurisid koostöös Varna sadamaga akadeemik ja TalTechi professor Maarja Kruusmaa ning teadur Laura Piho. Hiljem kaasati analüüsi ka okeanograafia emeriitprofessor Jüri Elken.

Hydromasti mõõtejaamad registreerisid muutusi minuti täpsusega

Uuringu keskmes olid TalTechi biorobootika keskuses välja töötatud Hydromasti mõõtejaamad. Kolm seadet salvestasid üheminutilise intervalliga vee liikumise kiirust, suunda ja veetaset. Selline suur ajaline täpsus võimaldab märgata ka lühiajalisi muutusi, mis tavapäraste, harvem tehtavate mõõtmiste korral võivad jääda avastamata.

Tehnoloogia peamised eelised

Hydromasti lahendus ühendab mitu olulist seirefunktsiooni: voolukiiruse mõõtmise, hoovuse suuna tuvastamise ja veetaseme jälgimise. Võrreldes üksnes ilmaandmetele või üksikutele käsimõõtmistele tugineva lähenemisega annab pidev automaatne seire sadamaoperaatoritele detailsema ülevaate sellest, mis kanalis tegelikult toimub. Mõõteandmeid saab kasutada ka matemaatilistes mudelites, et hinnata ohtlike olukordade tekkimise tõenäosust.

Resonants võimendab vee liikumist

Mõõtmised näitasid, et kanalis võivad tavapärase mõõduka voolu kõrval tekkida tugevad võnkumised, mille periood jääb mõnekümne minuti piiresse. Kõige selgemalt ilmnesid ligikaudu 37- ja 19-minutilise tsükliga veeliikumised. Teadlaste hinnangul on nähtus seotud kanali ja Varna järve süsteemi resonantsiga. See tähendab, et teatud atmosfääritingimused võivad vee liikumist sarnaselt kiigele järk-järgult võimendada.

Uuringu jooksul registreeriti kaks eriti tugevat sündmust. Esimesel juhul algasid veevõnked järsult ja kestsid mitu tsüklit. Põhjuseks peeti meteoroloogilist tsunamit ehk nähtust, mille korral liigub tuulefront madala rannikumere kohal sobiva resonantskiirusega ning tekitab lühiajalise, kuid tugeva veetaseme muutuse.

Teine sündmus leidis aset rohkem kui viis tundi pärast tormi. Maismaalt puhunud tuule kiirus ulatus 20 meetrini sekundis. Kõigest kümne minuti jooksul muutus hoovuse tugevus kuni 0,8 meetrit sekundis ning veetase kõikus samuti kuni 0,8 meetrit. Sellised väärtused võivad muuta kanali läbimise suurtele laevadele väga ohtlikuks, raskendada sildumist ja häirida kaupade liikumist sadamas.

Mida tähendab uuring Eesti sadamatele?

Eesti jaoks on uuringu tähtsus laiem kui üks Bulgaaria sadam. Varna kanaliga sarnaseid dünaamilisi piirkondi leidub kõikjal, kus meri, laht, järv või jõgi on omavahel ühendatud. Ka Eesti rannikul võivad tugev tuul, madal veetase, torm ja sadamate geomeetria mõjutada hoovusi ning tekitada olukordi, mida lihtne ilmaprognoos ei kirjelda.

Selline tehnoloogia võiks toetada Tallinna Sadama, väiksemate regionaalsete sadamate ja teiste rannikuobjektide operatiivset juhtimist. Reaalajas veeseire aitaks sadamaoperaatoritel otsustada, millal piirata laevaliiklust, muuta manööverdamise korda või anda laevadele täiendavaid navigatsioonihoiatusi. Samuti võiksid andmed olla väärtuslikud keskkonnamõju hindamisel, sadamate laiendamisel ja digitaalsete kaksikute loomisel.

Seire ja prognoosimine liiguvad ühes suunas

Uuring näitab, et üksikud sensorid, ilmaandmed ja matemaatiline modelleerimine täiendavad üksteist. Rahvusvaheliselt liigub sadamate tehnoloogia üha enam automaatse seire, kaugjälgimise ja varajase hoiatuse suunas. Eesti teadlaste töö pakub sellesse arengusse praktilise panuse, sest aitab siduda täppismõõtmised reaalse navigatsiooniohutuse ja sadamate töökorraldusega.

Maarja Kruusmaa, Laura Piho ja Jüri Elken kirjeldasid tulemusi teadusajakirjas Ocean Science. Töö peamine sõnum on selge: lühiajalised veevõnked ei pruugi olla nähtavad tavapäraste vaatlustega, kuid piisavalt tihe andmekogumine aitab neid tuvastada, mõista ja tulevikus paremini prognoosida.