Östersjöns vatten är i ständig rörelse

Havsvattenståndet varierar med olika naturfenomen

Den totala vattenmängden i Östersjön varierar något beroende på hur mycket vatten som rinner ut eller in genom de danska sunden. Det lokala vattenståndet påverkas dock mer av vattenmassornas rörelser inom Östersjön och skillnader i vattentäthet.

Östersjön byter ut vatten med världshavet och därför varierar vattenmängden i Östersjön något. Starka vindar pressar vattnet framåt och packar det in i vikarna, varifrån det rinner tillbaka när vindriktningen och hastigheten har ändrats. Lufttrycket pressar på vattnet uppifrån och förändringar i lufttrycket påverkar således vattenståndet.

I Bottniska viken, särskilt i dess norra delar, stiger landet fortfarande efter istiden, vilket med tiden sänker vattenståndet i förhållande till landet. Å andra sidan höjer den termiska expansionen av världshaven och smältningen av de kontinentala glaciärerna vattenståndet i världens hav. Detta fenomen kan också ses i Östersjön.

Havsvattenståndet påverkas av vind, lufttryck och is

Tidvattnet påverkar den finska kustens vattenstånd med bara några centimeter. Effekten döljs av andra rörelser i vattenmassan.

Starka sydvästliga vindar packar vatten in i Finska viken och Bottniska viken och höjer vattenståndet i dessa områden. På ett motsvarande sätt sjunker vattenståndet ovanför vinden. När vindriktningen vänder strömmar vattnet tillbaka och vattenståndet i vikarna sjunker.

Högt lufttryck trycker ner vattenytan. Vid lågtryck stiger vattnet åter igen något. En lufttryckskillnad på en millibar motsvarar en vattenståndskillnad på cirka en centimeter. En normal variation i lufttrycket kan därför sänka eller höja vattenståndet med flera tiotals centimeter.

Havsisen påverkar också vattenståndet. Ett enhetligt istäcke hindrar vinden från att påverka vattenytan, så att vinden inte kan pressa på vattnet mot kusten. Isen tycks dämpa variationerna i vattenståndet: extrema vattenståndsvärden uppstår inte lika lätt om vintrarna som under de isfria årstiderna.

Seiche – egensvängning

När det vinddrivna vattnet möter kusten stannar vattenströmmen och vänder i motsatt riktning. Vattnet tenderar således att återgå till sitt jämviktsläge. Detta skapar en stående vågrörelse, seiche. Situationen är densamma – men i mycket större skala – som när vatten skvalpar från ena sidan av badkaret till den andra.

Seiche-vågen är beroende av bassängens längd. Seiche är ett typiskt fenomen för den bassäng som består av Finska viken, centrala Östersjöbassängen och Södra Östersjön. I detta område varar Seiche-fenomenet bara en dag, och dess effekt på vattenståndet accentueras längst inne i vikarna.

Vattenståndet i Finland växlar med över tre meter

Längs Finlands kust är vattenståndsvariationerna störst i norra Bottenviken och östra Finska viken och lägst på Åland.

Vattenståndet i havet varierar på olika sätt under olika årstider, beroende på vind- och lufttrycksmönstrens årsvariation. I genomsnitt är havsvattenståndet längs den finska kusten högst i december och lägst i april-maj. Enskilda år kan ändå avvika kraftigt från varandra och det beskrivna mönstret ses inte varje år.

Översvämningar och låg vatten

De allvarligaste havsvattenöversvämningarna inträffar i en situation där vattenmängden i Östersjön är stor, vattnet har börjat fluktuera och ett djupt lågtryck med hårda vindar ligger nära kusten. Risken för översvämning är stor om vinden blåser från rätt håll samtidigt som en stående våg trycker in vatten i vikarna.

En sådan situation orsakade till exempel de exceptionella översvämningarna i Finska viken och längs Östersjöns östra kust den 9.1 2005.

Exceptionellt lågt havsvatten kräver också särskilda omständigheter. Däremot låg vattennivå försvårar t.ex. sjöfart.

Uppvällning för upp djupvatten till ytan

Vad har hänt om som en vacker sommardag havsvattnet känns plötsligt mycket kallare?

Fenomenet är vanligt och handlar om att svalt vatten från botten väller upp till ytan. I Östersjön kommer uppvällningen från djup på högst några tiotals meter.

Uppvällningen orsakas av strömmar som dragits upp av vindarna. En typisk uppvällningssituation sker då vinden blåser längs kusten, från höger mot vänster från stranden sett. Eftersom Corioliseffekten, som orsakas av jordens rotation, vänder strömmarna på norra halvklotet åt höger, transporteras kustens ytvatten till öppna havet i denna vindsituation. Också en vind som blåser från land, rakt ut mot havet kan åstadkomma uppvällning.

Vattnet som strömmar bort från stranden ersätts av uppvällande vatten från bottnen. Således kyls inte det varma ytvattnet snabbt av sig självt, utan av det svala djupvattnet som väller upp vid kusten. En typisk uppvällningszon sträcker sig från kusten cirka 30–150 kilometer ut på havet som en bred front och når mellan 5 och 20 kilometer från stranden. Sådana här kallvattenzoner syns tydligt på satellitbilder.

Uppvällningen kräver tid

Uppvällning sker inte direkt eftersom havets stora massa motsätter rörelse. På Finska viken måste måttliga vindar blåsa längs kusten i minst ett par dagar för att uppvällningen kan komma igång.

När uppvällningen kommer igång kan ytvattentemperaturen sjunka även mer än tio grader under en natt. På badstränderna upplevs obehagliga överraskningar då det varma vattnet från föregående dag blivit svalt, trots att luften är lika varm som tidigare.

Efter uppvällningen börjar temperaturskillnaderna utjämnas; strömmar och solstrålning värmer ytvattnet på nytt. Spår av uppvällningen kan dock ibland ses i havsvattentemperaturen under ett par veckors tid.

Uppvällningen kan gynna algernas tillväxt

Uppvällningen kan gynna planktonalgernas tillväxt och påskynda blågrönalgernas blomning eftersom det uppvällande vattnet också lyfter upp näringsämnen. Under själva uppvällningen är vattnet ofta för kallt för algernas tillväxt, men under nästa varma och vindstilla period påskyndas tillväxten.

Detta är ofta fallet i augusti i Finska viken. Då finns det bara lite näring kvar i ytvattnet och måttliga vindar som krävs för uppvällning börjar uppträda efter högsommarens vindsvaga period. När vattnet väller upp för det med sig näringsämnen för algerna.

Vågor skapas av vinden

Böljande vågor är en spännande syn. Vågor uppkommer när en vind blåser ovanför en lugn vattenyta, får vattnet att strömma och orsakar virvlar, dvs. turbulens i vattnet. Virvlarna ger upphov till tryckskillnader som bryter den släta vattenytan. Vinden griper tag i vattnets ”rynkor” och börjar förstora dem.

Små vågor är branta i början, men börjar sedan öka i längd snabbare än i höjd. När vågorna blir längre börjar de färdas snabbare. Vågorna påverkar varandra, och energi överförs mellan dem. Snart uppvisar vattenytan vågor med olika höjder, längder och riktningar. Oregelbundenhet är en grundläggande egenskap hos vindgenererade vågor.

Vattenytan är inte bara ett passivt objekt för vindarnas verkan. Vågsvall med olika stora och emellanåt brytande vågor påverkar luftmassan ovanför havet. Vågsvallet kan till exempel ändra på vindarna som i sin tur reglerar vågorna.

Vågen påverkas av vindens varaktighet och öppna havets storlek

Förutom vindhastigheten påverkas vågens tillväxt av hur länge vinden håller i sig och hur lång väg vinden sveper. Svepavståndet betyder det avstånd under vilket vinden kan påverka vattenytan. Svepavståndet är därför praktiskt taget avståndet från den motsatta kusten.

Om vinden håller sig konstant och svepavståndet inte begränsar vågens tillväxt blir sjögången fullt utvecklad. I en fullt utvecklad sjögång färdas vågorna med samma hastighet som vinden. Denna typ av sjögång uppstår i de öppna världshaven.

I Östersjön är svepsträckan för kort för att vågsvallet kan bli fullt utvecklat. Således styr svepavståndet hur högt vågorna över huvud taget kan växa vid olika vindhastigheter. De högsta vågorna förekommer i de norra delarna av Östersjöns huvudbassäng, där det öppna havet är som bredast.

Vattnets salthalt eller temperatur spelar ingen större roll för vågornas utveckling. Temperaturskillnaden mellan vatten och luft kan dock påverka vågtillväxten. Tillväxten är snabbare när vattnet är varmare än luften och långsammare när vattnet är kallare än luften.

Vågornas viktiga dimensioner

Våghöjd avser höjdskillnaden mellan botten och toppen av vågen. Eftersom vågorna har varierande höjd, anges vågsvallet i allmänhet i termer av den signifikanta våghöjden: medelvärdet av den högsta tredjedelen av våghöjdens sannolikhetsfördelning. I praktiken motsvarar detta ganska väl den våghöjd som en erfaren observatör visuellt uppskattar som den genomsnittliga våghöjden.

De största enskilda vågorna kan vara nästan dubbelt så höga som den signifikanta våghöjden. På Östersjön har man uppmätt signifikanta våghöjder på över 8 meter och enstaka vågor på över 14 meter.

Bottenhavets största vågor är nästan lika höga som vågorna i Norra Östersjön. I Bottenviken och Finska viken är vågorna något mindre. Vågmätningar har utförts ända sedan 1970-talet i Finlands havsområden.

Bassängens form och vattendjupet påverkar också vågornas tillväxt. När vattendjupet blir mindre än hälften av vågornas längd börjar botten bromsa vågorna.

Våglängden är avståndet mellan två vågkammar. När vågor rör sig in på grunt vatten förkortas våglängden, vågorna blir brantare och bryts i bränningar. På grunt vatten lösgör vågorna också sediment och näringsämnen från botten.

Dyningarna rör sig långa vägar

Även om vinden avtar kommer sjögången att fortsätta ett tag till. Vågornas hastighet är då större än vindens. Efter hand dämpas dock vågorna, de minsta först, eftersom vinden inte längre levererar energi till vågorna. Vågen förvandlas till en dyning som driver iväg.

En våg som härrör från en avlägsen storm kallas också dyning. I havet kan dyningar färdas tusentals kilometer nästan utan att dämpas, tills de stöter på grunt vatten vid kusten och bryter. Brytande dyningar åstadkommer ofta vackra bränningar.