Avatar

Morten Omholt Alver

Førsteamanuensis
Institutt for teknisk kybernetikk, NTNU

Trondheim. Norge

morten.alver@ntnu.no

+47 95150321



Havmodellering - oppgaveforslag

Modellering av utvandringsmønster for laksesmolt (m/Ingrid H. Ellingsen, SINTEF Ocean)

Trafikklyssystemet for regulering av oppdrettsnæringen (se f.eks. Regjeringen skrur på trafikklyset) baserer seg på modeller av utslipp og transport av lakselus, utvandring av laksesmolt og risiko for påslag av lakselus på veien. Atferden er trolig i hovedsak styrt av miljøvariable som strøm, temperatur og salinitet, men smolten har også potensielt en atferd som avhenger av mengden lus i vannet.

I denne oppgaven skal studenten jobbe med et eksisterende modellsystem med havmodellen SINMOD og en individbasert laksemodell, og se spesielt på hvordan atferden vs. lus i vannet kan modelleres. Vi har data på utvandring basert på akustisk telemetri som kan brukes til å vurdere hypoteser og til sammenlikning med modellsimuleringer. Figuren under viser plasseringer av lyttebøyer i et overvåkningsprogram i Nordfjord.

Fjord

Maskinlæring for identifikasjon av egenskaper i havmodelldata og fjernmålinger

Prediksjon av havdynamikk ved hjelp av modeller er utfordrende på grunn av systemets ulineære dynamikk og relativt få tilgjengelige målinger. For å kunne gjøre mest mulig effektive modelloppdateringer basert på målinger er det interessant å etablere filtre som kan "tolke" modelldata og fjernmålinger fra satellitter for å finne egenskaper som plassering og bevegelse av virvler.

Denne oppgaven går ut på å utvikle og teste maskinlæringsmetoder på datasett fra havmodellen SINMOD og satellittbaserte målinger med spesielt fokus på virvler og fronter.

Relevant litteratur: https://doi.org/10.1002/2016GL071269; https://doi.org/10.1080/01431160500462170

SINMOD

Estimering av ferskvannstilstrømning basert på havmodell og salinitetsmålinger

Matematiske havmodeller trenger informasjon om ferskvannstilstrømningen fra elver som en funksjon av tiden for å beregne salinitet og lagdeling i fjorder og kystnære områder. I mange tilfeller mangler gode data, spesielt dersom modellen brukes for å beregne verdier i sanntid og for å lage prognoser. Feil i ferskvannstilstrømningen vil føre til avvik i saliniteten nær kysten. Dersom en har tilgang på målinger av salinitet kan disse brukes til å justere ferskvannstilstrømningen i modellen for å oppnå en riktigere modelldynamikk.

I denne oppgaven vil studenten se på en bestemt fjord i en bestemt periode, og vurdere og teste metoder for automatisk tilpasning av ferskvannstilstrømning basert på målinger.

Sensitivitetsanalyse av havmodell

Havmodeller har en rekke kilder til avvik - både i selve modelldynamikken og i inngangsverdiene. Det er i mange sammenhenger viktig å forstå hvor usikre modellestimatene er, og hvilke faktorer som har størst innvirkning på usikkerheten. Studenten vil i dette prosjektet bruke havmodellen SINMOD som testmodell, og gjøre en analyse av hvilke faktorer modellen er mest sensitiv overfor, og av hvor variabel sensitiviteten er mellom forskjellige geografiske områder.

Dynamical analysis / meta modelling of ocean model

Ocean models are used to calculate water currents, temperature, salinity, surface elevation and other dynamical variables in the ocean. When monitoring the state of the ocean using stationary sensors or mobile sensor platforms such as Autonomous Underwater Vehicles (AUVs), ocean models can be used to guide sampling, and observations can be used to correct the state variables of the model.

However, ocean models are computationally heavy, and therefore take a lot of time and CPU power to run. It is for instance not feasible to run a full ocean model onboard an AUV. In this project, the student will look into how a dynamical analysis of an ocean model (using the SINMOD model as test case) can be performed, with the aim to develop simplified models for short-term and/or geographically limited predictions.

See: What does my model really do,-how can I improve it and speed it up,-what are its best parameter values, and how sure can I be about all of this?

Simulator for behaviour modelling of fish stocks

Fishing companies lack guidance systems based on a systematic observation and modelling approach in order to find fish in the ocean. Debelopment of mathematical models of fish stock migrations requires coupling to an ocean model providing the physical and biological drivers of the fish. Ocean models are computationally heavy, and therefore take a lot of time and CPU power to run. In this project, the student will design, test and evaluate an "off-line" simulator running fish behavour models based on a precomputed ocean model run with pseudo feedback from the fish.