Karakterisering av havets optiske egenskaper

Kunnskap om de optiske egenskapene til en vannmasse kan gi verdifull informasjon om hvilke typer partikler vannet inneholder, f.eks. planteplankton og mineraler, samt konsentrasjonen av- og størrelsen til disse partiklene. Nøyaktige målinger av disse egenskapene har blitt svært viktig, med implikasjoner for blant annet satellittmålinger, miljøovervåkning, og trådløs optisk undervannskommunikasjon.

I denne avhandlingen er det utviklet metoder for karakterisering og korrigering av målefeil i instrumenter som anvendes til å måle de optiske egenskapene til en vannmasse. Metodene anvendes spesifikt på et instrument, LISST-VSF, som måler volumspredningsfunksjonen. Volumspredningsfunksjonen er en fundamental optisk egenskap som beskriver hvor mye lys som blir spredt av et volum som funksjon av vinkel. Den første delen av arbeidet bestod av å lage en Monte Carlo simulering av instrumentet slik at målefeilen kunne kvantifiseres. Resultatene viste at målefeilen er liten når det er lav partikkelkonsentrasjon i vannet, men at den øker kraftig med økende partikkelkonsentrasjon. Det ble også vist at målefeilen avhenger av hvilke typer partikler som befinner seg i vannmassen. I den andre delen av arbeidet ble maskinlæring brukt til å utvikle et nevralt nettverk til å korrigere målefeil i instrumentet. Det nevrale nettverket ble trent på data som ble generert med simuleringen utviklet i den første delen av arbeidet. Ved å anvende det nevrale nettverket på målinger gjort med instrumentet LISST-VSF, kan målefeilen reduseres betraktelig i vannmasser med høy konsentrasjon av partikler.

Resultatene fra denne avhandlingen er et steg mot mer nøyaktige målinger av de optiske egenskapene til en vannmasse. Dette gjelder spesielt vannmasser med høy partikkelkonsentrasjon, som man ofte finner i områder av stor interesse, f.eks. forurensing i havneområder, algeoppblomstringer, og vannmasser med stor tilførsel av smeltevann fra isbreer.

Personalia

Jeg har en Bachelorgrad i Fysikk og en Mastergrad i Energi, begge fra Universitet i Bergen. Jeg begynte på doktorgraden ved Universitet i Bergen høsten 2019, med førsteamanuensis Camilla Sætre som hovedveileder, og førsteamanuensis Arne Skodvin Kristoffersen og professor Børge Hamre som biveiledere. Nå jobber jeg som forsker ved forskningsinstituttet NORCE.