Rekonstruktion av inre hastighets- och densitetsfält från satellitobservationer av havsytan
Detta är ett förslag på examensarbete för kandidat- eller masternivå vid Institutionen för marina vetenskaper. Examensarbeten vid Institutionen för marina vetenskaper görs självständigt och bedöms individuellt.
Ämne: Oceanografi
Nivå och längd: Kandidat (15hp) eller Master (45-60 hp)
Handledare: Anis Elyouncha
Bihandledare: Göran Broström, Léon Chafik (Stockholms universittet)
Bakgrund
Det är viktigt att förstå den tredimensionella (3D) strukturen hos havsströmmar och densitetsfält för att kunna kvantifiera värme- och salttransport, virveldynamik och storskalig cirkulation.
Direkta observationer av hastigheten och stratifieringen under ytan är dock sällsynta och begränsas vanligtvis till CTD- och ADCP-undersökningar från fartyg. Satellituppdrag som SWOT (Surface Water and Ocean Topography) ger nu oöverträffade högupplösta observationer av havsytans höjd och andra ytvariabler, som skulle kunna användas för att dra slutsatser om strukturer under ytan genom teoretiska ramverk som Surface Quasi-Geostrophy (SQG).
SQG-teorin kopplar samman anomalier i ytans flytkraft med inre hastighets- och densitetsfält, vilket gör det möjligt att rekonstruera 3D-fält från ytdata. En systematisk utvärdering av dessa rekonstruktioner mot in situ-data från fartyg är nödvändig för att bedöma giltigheten och begränsningarna hos denna metod.
Projektbeskrivning
I detta projekt kommer SQG-teorin att tillämpas för att rekonstruera hastighets- och densitetsfält under ytan utifrån satellitdata och utvärdera metoden mot fartygsbaserade och modellbaserade dataset.
Studenten kommer att:
- Använda SWOT och andra satellitbaserade ytdata som indata för SQG-baserad rekonstruktion av 3D-hastighets- och densitetsfält i regionen mellan Island och Färöarna.
- Jämföra rekonstruerade fält med tillgängliga fartygsbaserade CTD- och ADCP-mätningar, korrigera ADCP-data för vinddrivna och tidvattenkomponenter.
- Analysera SQG-rekonstruktionernas förmåga att fånga upp mesoskaliga virvelstrukturer och deras vertikala utbredning.
- Testa och validera metoden med hjälp av modell- eller reanalysprodukter från CMEMS som ytterligare referens.
Detta projekt kommer att ge erfarenhet av att kombinera teori, satellitfjärranalys, observationer på plats och numeriska data för att ta itu med en av de viktigaste utmaningarna inom modern fysisk oceanografi: att koppla samman ytobservationer med dynamiken under ytan.
Krav på kompetens
- Bakgrund inom fysisk oceanografi, strömningsmekanik eller fjärranalys.
- Programmerings- och dataanalyskompetens (Python, MATLAB).
- Kunskap om satellitbaserad oceanografi (t.ex. altimetri) är en fördel men inget krav.
- Erfarenhet av hantering av observationsdata (CTD, ADCP) är en fördel men inget krav.
Kontakt
Anis Elyouncha, Forskare
E-post: anis.elyouncha@gu.se