måndag 8 mars 2010

Vintersjöfart (2) - Om Is

Donkeyman fortsätter här sin artikelserie om vintersjöfart

Vikten av erfarenhet

Det sägs att samerna har ett par dussin olika ord för att beskriva olika sorts snö. På precis samma sätt hade gamla tiders skärgårdsbor och sjöfolk en mängd ord för att beskriva olika sorters is.

Donkeyman kom första gången i närkontakt med skarp isbrytning vintern 1969 - 70 när han jobbade ombord på ångfartyget "Waxholm". Det var en av förra seklets riktigt hårda isvintrar och den unge Donkeyman lärde sig mycket om is och vintersjöfart den gången. Bland annat att det är enorm skillnad på vem som drar i spakarna uppe på bryggan.

Detta märktes när "Waxholm" gjorde första resan på Husarö i mitten av Januari. Och båtens skeppare Folke Andersson blev förtvivlad. "Här skall ju inte isrännan gå". "Här har aldrig gått att komma fram". "Där är det strömdrag, där är det alltid vind, där är det lite grundare" - och så vidare. Dagen efter gick man ut med en större bogserbåt och lade upp ny ränna efter Folkes anvisningar. Varvid körtiden kapades högst dramatiskt.

Sedan den tiden har Donkeyman gjort många iskantade sjöresor i Östersjön, Canada och på Ishavet. Och sett många olika sätt att hantera samma problem.

Allmänt om is
Is är ett märkligt element. Det är allmänt känt att vatten fryser vid 0 grader. Men lik förb**** kan det vara -15 i lång tid och fortfarande öppet vatten. Det är också allmänt känt att is tinar vid 0 grader. Men - lik förb**** kan det vara +15 i lång tid utan att isen smälter väck.

Det man lätt glömmer är att det är vattnets temperatur som gäller - inte luftens. Med andra ord, på hösten måste sjövattnet ned i temperatur för att det skall bli isbildning. På våren måste isen upp i temp för att den skall börja smälta.

Isen har två fiender: Vind och ström. Bägge hindrar frysningen. Vinden driver väck det kalla luftskiktet som annars bildas just över vattenytan. Strömmen blandar upp ytvattnet med varmare vatten som kommer nerifrån. Den håller dessutom vattnet i rörelse vilket förvårar frysningen. I andra änden av säsongen bidrar bägge de här fenomenen till att snabba på isens smältning.

Donkeyman har mångårig erfarenhet från att sköta en icke-konstrusen Bandybana. Därmed vet han också allt om vindens fördärvliga effekt på isbildningen. Men han vet också att man mycket väl kan spola is nattetid även om det är ett par plusgrader och vindstilla. Därför att kylan från marken räcker för att frysa isen. Trots att lufttempen säger något annat. Ungefär på samma sätt fungerar sjövattnet som en temperaturbuffert.

Men vind och ström är också vänner till isen. De kan driva samman isflak och lägga dessa ovanpå varandra så att istäcket på mycket kort tid blir många gånger så tjockt som det var ursprungligen.

Och det är här vi kommer in på sjöfartens isproblem. Därför att det är inte fastisen som orsakar de stora problemen för sjöfarten. (Fastisen är den is som bildas och ligger kvar i skyddade områden utmed stränderna). Problemen skapas när istäcket ute till sjöss trycks upp mot en strand genom påverkan av vind och ström. Det är då som det bildas vallar.

Men det finns också ett annat isproblem. I isrännorna blir det med tiden tjockare och tjockare is. Därför att varje gång ett fartyg passerar vänder sig ett antal isblock och fryser ihop med andra isblock. De kan lägga sig ovanpå varandra, de kan lägga sig på kant och de kan lägga sig i små högar. Dessutom samlas det ett djupare skikt med issörja under isen. Vilket betyder att efter en tids användning så går det lättare att komma fram om man bryter upp en ny ränna bredvid den gamla.

Den som vill fördjupa sig i fakta om havsis kan finna en del intressant läsning på SMHI:s hemsida. Men det går att Googla fram info från andra håll också.

Vinterns faser
Vintern kan delas in i tre faser. Det fungerar likadant överallt men det sker olika tidigt / sent på året.

1. Den tidiga vintern
Detta är den säsong när grunden läggs för isbildningen. Det måste bli kyla under längre period så att vattentemperaturen sjunker. Det viktigaste instrumentet för att förutsäga isläggning är nämligen vattentemperaturen. En blandning av is och vatten håller som bekant noll grader. Det är så man provar termometrar.

I gamla tiders fartyg använde man detta som en metod för att förutsäga närvaron av isberg. När fartyget närmade sig områden där is kunde väntas varskodde man maskin att hålla noggrann kontroll på ingående kylvattentemperatur. Som bekant håller världshaven normalt minst några plusgrader. Men när man närmar sig ett isberg eller iskanten så faller tempen momentant till noll grader.

Den tidiga vintern är den säsong som avgör hur den kommande issäsongen blir. Men det blir inte isläggning förrän sjötempen är nere och isens smältvärme har avlägsnats från sjövattnet. Gamla tiders skärgårdsbor hade ett riktmärke: "Sjön måste ryka tre gånger innan det blir bestående isläggning". Vilket kan översättas med att det måste bildas sjörök tre gånger innan sjövattnet har sjunkit i temperatur tillräckligt långt för att det skall bildas varaktig is.

I Stockholmstrakten behöver man få minusgrader runt Lucia och isbildning före Jul för att det skall "hinna" bli en kraftig isvinter. En normal isvinter kräver kyla till Jul och isbildning runt Trettonhelgen. "Klarar" man sig en bit in i Januari så blir det en ganska slak isvinter. Allt enligt så kallade "gamla märken".

Men - om det står sträng kyla länge och vinden och ström förhindrar isbildningen så är det inte helt "bortkastat" ändå. Därför att vattnet sakta men säkert kyls ned ändå. Och samma ögonblick som vinden upphör så lägger isen. Eller när det strömmande vattnet förs ut i ett icke-strömt område.

Under den tidiga vintern är det ovanligt med några avsevärda problem för sjöfarten. Bortsett från för de allra minsta fartygen.

2. Den Kalla Vintern
Detta är en period som kännetecknas av att isläggning har skett. Normalt sett så har det också kommit en del snö. Och snön motverkar isväxten på så sätt att den isolerar isen och vattnet från den kalla luften. På motsvarande sätt kan snön isolera och bevara isen i andra änden av säsongen.

Med tiden lägger först Bottenviken, Mälaren och det inre av Skärgårdarna sedan Bottenhavet och så småningom också Ålands Hav. Då har vi uppnått isutbredningen under en "normal" isvinter. Under stränga isvintrar lägger isen även längre syd i Östersjön.

Man skulle tro att när isen väl har lagt så är det som ett statiskt "lock" som ligger över havet. Men detta är helt fel. Visserligen förvandlar istäcket kusten till ett inlandsområde i det att isen isolerar bort havsvattnet som värmereservoar och möjliggör rejäl kyla utmed kusterna.

Men samtidigt rör sig istäcket hela tiden. Är det vind från land så går isen utåt och det spricker gärna upp en råk mellan fastisen och havsisen. Den fylls momentant igen med nyis men det blir trots allt en lättare passage. När vinden vänder och går mot land så pressas istäcket upp mot fastisen. Detta innebär att det bildas vallar och packis. Det blir mycket tyngre att bryta isrännor och dessa går ihop blixtsnabbt bakom isbrytaren. Det är så som de riktigt besvärliga isproblemen uppstår.

I Bottenhavet kompliceras den här verkan ytterligare av att det går en naturlig ström moturs runt Bottenhavet. Denna motverkar eller medverkar till vinden allt efter vindriktning.

Ser vi till den gångna vintern har sådan ispress skapat stora problem för olika hamnar. Först ut var Gävle. När situationen lättade där blev Sundsvall i stället helt igensatt. Norra Kvarken har haft omväxlande problem. Mesta tiden norrifrån men tidvis även från söder. Södra Kvarken / Ålands Hav har haft en liknande situation fast under kortare period.

Sedan har vi ju den beryktade situationen för färjorna vid Söderarm / Tjärven. Något som utmålas som om det var helt unikt. Men verkligheten är att Finlandstrafiken i alla tider har haft problem med att komma ut ur och in i Stockholms skärgård just här. På de gamla färjornas tid hade rederierna tidvis en isbrytande bogserbåt stationerad i Kapellskär.

En skillnad är att i gamla tider var det bara båtarna som anlöpte Åland som valde den vägen vintertid. De andra gick ut Sandhamn. Numera går ju alla färjor via via Åland, till och med Estlandstrafiken gör det, som en produkt av reglerna för "Tax-Free". Samtidigt är färjorna mycket större och kraftigare jämfört med tidigare och det verkar som om man har haft en övertro på vad de förmår i isen. Vilket nog också bidragit till att man inte har valt den längre - men mindre utsatta - vägen runt Sandhamn.

3. Den sena vintern
Denna period kännetecknas av att dagarna blir varmare medan nätterna ofta är kalla. Istäcket tunnar ut i utkanterna och uppblåsta råkar fryser inte till lika snabbt som tidigare. Men problemen för sjöfarten är inte över för den skull. Det som kan ske är att stora ismassor rör sig fram och tillbaka med vind och ström och det kan bildas våldsamma murar. Om fastisen samtidigt har blivit "landlös" och börjat flytta på sig kan vallarna under den här årstiden komma längre in i skärgårdarna eller till och med ända in i vissa hamnar. De allra största problemen uppstår ofta under denna period om vind och ström samverkar på ett olyckligt sätt.

Istäcket brukar ha den största utbredningen i mitten av mars. Sedan avvecklas isen sakta men säkert. Men avvecklingen går vanligen snabbare än utvecklingen. Speciellt om det blir hög lufttemperatur i kombination med vind och regn. Skärgårdsisen avvecklas ofta genom att lågtrycksväder höjer vattenståndet så att isen blir "landlös". Sedan gör vind och regn resten.

Den här perioden kännetecknas gärna av växlande förhållanden. Vissa områden blir helt isfria medan andra helt spärras av mängder av drivis och vallar. Så vänder vinden och andra områden blir isfria medan isen flyttar sig och lagar problem någon annan stans.

Information, Routing
Det säger sig självt att information om isutbredning, istyp, isdrift och ispress samt vindriktning är avgörande beslutsunderlag för fartygstrafiken. Det underlag man har är dels den Svenska och den Finska iskartan samt sjörapporter från SMHI och FMI. Plus den information som ges av Isbrytarna och Ice-Info.

Den informationen skall så kombineras med lokal erfarenhet av hur isen rör sig och hur situationen "brukar" utvecklas. Som Donkeyman påpekar i sin förra artikel har mycket av denna erfarenhetsbank gått förlorad på senare år. Något som händelseutvecklingen under denna vinter dess värre bär spår av.

Det är också så att varje hamn har sina "märken" och förhållanden som skapar ispress och vallbildning. Känner man dessa så kan man förutse utvecklingen. Detta gjorde man förr i tiden. Till exempel kunde man ta ut stuveri och köra övertid för att "få ut" båtar som riskerade att bli inlåsta. Man kunde också redan på ett tidigt stadium omdirigera fartyg. Samtidigt som isbrytarna var "på plats" när problemet började - inte ett par dygn senare när många hade "kört fast".

Tyvärr är kvaliteten på tillgänglig information i dagens högteknologiska samhälle sämre, för att inte säga avsevärt sämre, än för 25 år sedan. Det är alltför ofta som dagens iskartor inte stämmer med verkligheten. Varför vet inte Donkeyman. Men han gissar att de i allt för liten grad är baserade på observationer utan mer på beräkningar och datasimulering.

Skillnaden är att för 25 år sedan fanns det väderobservation på de yttersta skären och på fyrar ute till havs. Dessutom hade isbrytarna helikopter och metereolog ombord. Helikoptern användes till isspaning. Man hade tillräckligt med personal som på ett systematiskt sätt sökte och ställde samman observationer från fartyg och andra observatörer (till exempel fyrpersonal) i området. Man ritade egna iskartor som sedan låg till grund för SMHI:s kartor och israpport. Detta gjorde att varje fartyg kunde få korrekta besked om bästa rutten utifrån färska observationer. Dess värre är det inte möjligt längre.

Donkeyman återkommer om ett par dagar med nästa artikel om Vintersjöfart.

Läs även andra bloggares åsikter om , , ,

5 kommentarer:

tommy sa...

Donkeyman, ett makalöst bra och kunnigt inlägg! Som inte bara har med isbildning att göra, utan i hög grad berör den kunskapsförlust som accelerarar i vårt "moderna" samhälle pga datoriseringen...! skulle kunna skriva en hel uppsats om det ämnet, men det får vara tills jag pensionerar mig från IT-branchen.

Westrobothnian sa...

Jag kan bara instämma med sign. tommy; väldigt intressant, väldigt bra skrivet!

En liten messerschmidter; samiska språk, det finns flera, har i själva verket flera hundra ord för snö;
http://www.faktoider.nu/gronlandsk_sno.html

Janne D sa...

Jag har ett minne av att en riksdagsman för många år sedan lämnade in en motion om isbrytning i samband med byggande av nya isbrytare där han föreslog att det borde räcka med att bryta en Riksränna varje vinter, allt för att hålla kostnaderna för isbrytning nere. Han borde kanske läst din sammanställning om isen...

Stolt kämpe sa...

Angående;
"Is är ett märkligt element. Det är allmänt känt att vatten fryser vid 0 grader. Men lik förb**** kan det vara -15 i lång tid och fortfarande öppet vatten. Det är också allmänt känt att is tinar vid 0 grader. Men - lik förb**** kan det vara +15 i lång tid utan att isen smälter väck."
,så är det inte märkligt för oss sjöingenjörer, som vet att värmekapaciviteten för vatten är 4,18 kJ/(kg·K), men för fasövergången ifrån "fast" vatten till flytande vatten (nollgradigt) is är hela 333 kJ/kg!
Alltså tar går det åt 80 ggr mer energi för att det verkligen skall smälta. Klart det tar tid, även om det är 0 grader. Motsvarande tidsåtgång för stelning.
Förövrigt är vatten (H2O) mer fascinerande ju mer man tänker på det. T.ex så är det ett bra ämne att släcka bränder med, men om man spjälkar vattnet i H & O så är det var för sig universums mest eldfängda ämnen.

Hgurk sa...

Det lustiga faktum att diväteoxid har högst densitet vid +4°C är inte heller att förglömma.