Bjerknessenterets mål er å forstå klima
til nytte for samfunnet.

Ny doktorgrad

40 results

Ny doktorgrad: Trening av supermodeller for å forbedre klimaprognoser

Ny doktorgrad: Trening av supermodeller for å forbedre klimaprognoser andreas fre, 02/05/2021 - 14:38 Ny doktorgrad: Trening av supermodeller for å forbedre klimaprognoser Francine Schevenhoven disputerer 8.2.2021 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen "Training of supermodels - in the context of weather and climate forecasting".

Vær- og klimaprognoser kan forbedres ved å kombinere forskjellige modeller dynamisk til en såkalt ‘supermodell’. Under simuleringen utveksler modellene informasjon med hverandre. Ved å gripe inn under simuleringen kan feil reduseres på et tidlig stadium, og supermodellen kan få en annen dynamisk oppførsel enn de enkelte modellene. På denne måten kan vanlige feil i modellene fjernes og erstattes av ny, fysisk korrekt adferd. Supermodelleringsframgangsmåten er forskjellig fra standard flermodelsammenstillinger (MME) der modellutdataen bare er kombinert statistisk etter simuleringene. I stedet kan supermodellen følge en bane som er nærmere observasjonene enn de enkelte modellene.

For å få en optimalisert supermodell, må vi vite hvilke modeller vi skal kombinere, og i hvilken grad. Derfor trenger vi å trene supermodellen på grunnlag av historiske observasjoner. En standard opplæringsmetode som kalles minimering av en kostnadsfunksjon krever mange modellsimuleringer, som igjen krever stor regnekraft. Denne avhandlingen har fokusert på å utvikle to nye metoder for å trene supermodeller effektivt. Den første metoden er basert på en idé som kalles kryssbestøvning i tid, hvor modeller utveksler tilstander under opplæringen.

Den andre metoden er en regel basert på synkronisering, opprinnelig utviklet for parameterestimering. Teknikkene har blitt brukt på forskjellige versjoner av den middels komplekse klimamodellen SPEEDO. De historiske observasjonene kommer fra en annen SPEEDO-versjon, og ble endret litt og gjort ufullstendige for å teste anvendeligheten av metodene for reelle observasjoner. Begge treningsmetodene resulterer i supermodeller som overgår både de enkelte modellene og MME, for kortsiktige prognoser så vel som langsiktige simuleringer.

Personalia

Francine Schevenhoven (født i 1992 i Amsterdam, Nederland) har en bachelor- og mastergrad i matematikk fra Universitetet i Utrecht. Hennes masteroppgave ble skrevet under en praksisplass ved det nederlandske meteorologiske instituttet (KNMI). Deretter fortsatte hun studiene i klimavitenskap i en stilling som stipendiat ved Geofysisk institutt fra desember 2016. Veiledere har vært Alberto Carrassi (University of Reading, Storbritannia), Noel Keenlyside (UiB) og Frank Selten (KNMI).

Leonidas Tsopouridis disputerer for doktorgraden med en avhandling som undersøker rollen til Golfstrømmen og Kurioshi-strømmen i utvikling av sykloner. 

Viktig rolle for havstrømmer nord for Island i klimasystemet

Viktig rolle for havstrømmer nord for Island i klimasystemet Anonymous (ikke bekreftet) fre, 12/04/2020 - 11:30 Viktig rolle for havstrømmer nord for Island i klimasystemet Stefanie Semper disputerer 11. desember 2020 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen "Circulation along the northern slope of the Greenland-Scotland Ridge".

Undersjøiske kaskader av kaldt, tungt vann fra de nordiske hav fyller bunnen av Nordatlanteren. Dette vannet er den nedre delen av den såkalte omveltningssirkulasjonen i de nordiske hav som bidrar til et mildt klima i Nordvest-Europa: Varmt, salt vann opprinnelig fra Golfstrømmen strømmer nordover i overflaten og kjøles ned før det returnerer sørover i dypet gjennom gap i en undersjøisk rygg som strekker seg fra Grønland til Skottland. Ryggen danner en barriere for dype havstrømmer mellom de nordiske hav og Nordatlanteren. Mens det lenge har vært kjent hvor mye kaldt, tungt vann som flommer over ryggen, har det vært uvisst hvor nøyaktig dette vannet blir dannet og hvordan det strømmer mot ryggen. For å kunne predikere hvordan havsirkulasjonen og klimaet endrer seg i framtiden, må vi forstå omveltningen i de nordiske hav.

UiBs pressemelding

Atlantisk vann og varmeinnhold i Arktisk-Atlantisk sektor

Atlantisk vann og varmeinnhold i Arktisk-Atlantisk sektor Anonymous (ikke bekreftet) man, 11/30/2020 - 11:35 Atlantisk vann og varmeinnhold i Arktisk-Atlantisk sektor Helene Asbjørnsen disputerer 10.12.2020 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen "Mechanisms and pathways of ocean heat anomalies in the Arctic-Atlantic region".

Varmt Atlantisk vann fraktes fra subtropene i sør til Arktis i nord med de store havstrømmene. Endringer i det Atlantiske vannets temperatur og strømstyrke påvirker havområdene utenfor norskekysten. Både marine økosystemer langs kysten og sjøis i Barentshavet er spesielt sensitive for endringer i havtemperaturen. Avhandlingen tar for seg variabilitet i Norskehavet og Barentshavet sitt varmeinnhold, og knytter dette til variabilitet i det Atlantiske vannets egenskaper samt varmeutveksling med atmosfæren.

UiBs pressemelding

Nye målemetoder for å studere den nedre arktiske atmosfæren

Nye målemetoder for å studere den nedre arktiske atmosfæren Anonymous (ikke bekreftet) man, 11/16/2020 - 11:40 Nye målemetoder for å studere den nedre arktiske atmosfæren Stephan T. Kral disputerer 20.november 2020 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen "Innovative Strategies for Observations in the Arctic Atmospheric Boundary Layer".

I sin avhandling utvikler og anvender Stephan en ny og avansert observasjonsstrategi for å få en helhetlig forståelse av de relevante prosessene i det atmosfæriske grenselaget, den laveste delen av atmosfæren. Denne strategien er basert på en unik kombinasjon av klassiske målemetoder, basert på meteorologiske master og bakkebasert fjernmåling, med forskjellige modellfly eller droner, utstyrt med meteorologiske sensorer. Avhandlingen viser det store potensialet for bruk av meteorologiske droner i forskningsfeltet, men analyserer også begrensninger og utfordringene som er viktig å forstå for å redusere måleusikkerheten og for å bruke dem mest effektivt. Målestrategien ble brukt i to feltkampanjer over sjøis i Østersjøen ved den Finske øya Hailuoto for å studere turbulens i det veldig stabile grenselaget. De omfattende og internasjonalt enestående datasettene fra disse kampanjene er unike pga den høye oppløsningen i rom og tid. Basert på disse demonstrerer Stephan potensialet av denne metoden og studerer en rekke forskjellige grenselagsfenomen på et til nå uoppnåelig detaljnivå. Dataene ble også brukt for å validere direkte målinger av turbulens fra et nytt avansert atmosfærisk modellfly. I tillegg tester Stephan gyldigheten av en teori som gjør det mulig å estimere turbulens over hele det atmosfæriske grenselaget, basert på målinger av vertikale profiler fra droner. En tredje målekampanje i Colorado, USA, med deltakere fra mer en tjue forskjellige forskingsinstituter, ga i tillegg muligheten for en stor sammenligningsstudie av mer enn 20 forskjellige meteorologiske droner med sine måleinstrumenter. Denne studien gir dyp innsikt i kvaliteten av dronebaserte atmosferiske målinger, og formulerer anbefalinger for integrasjon av meteorologiske sensorer i droner. Sammen med erfaringen fra de andre to kampanjene, danner det grunnlaget for utviklingen av avanserte databehandlingsmetoder for å kombinere dronedata med data fra andre kilder på den best mulige måten.

UiBs pressemelding

Hvordan observasjoner kan avdekke årsak-virkning i naturen

Hvordan observasjoner kan avdekke årsak-virkning i naturen Anonymous (ikke bekreftet) man, 11/02/2020 - 11:38 Hvordan observasjoner kan avdekke årsak-virkning i naturen Kristian Agasøster Haaga disputerer 3.november 2020 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen "Causal interactions in the Earth system".  

I mange fagdisipliner jobber man med naturfenomener som kan observeres og måles over tid. Fra disse målingene – tidsserier – vil man gjerne finne ut hvordan ulike komponenter i systemet påvirker hverandre. Er det fenomen X som driver fenomen Y, er det motsatt, eller eksisterer det ingen kobling mellom dem? Den tradisjonelle måten å angripe dette spørsmålet på er å lage matematiske modeller som kan reprodusere tidsseriene. I mange tilfeller er derimot modellering vanskelig eller umulig, enten fordi systemet er for komplekst eller fordi man ikke har nok observasjoner til modellvalidering. Klimasystemet er et godt eksempel på et ekstremt komplekst system.

Temaet for doktorgradsavhandlingen min var derfor å utvikle robuste numeriske metoder som kan si noe om interaksjonen mellom fenomener, basert kun på dynamisk informasjon i observerte tidsserier – uten å anta noe om hvordan systemet fungerer.

UiBs pressemelding

Johannes Sandanger Dugstad disputerer med en avhanding om havstrømmer og varmetap i Lofotenbassenget.

Ny doktorgrad: Gjenskaper endringer i havtemperatur med mikrofossiler

Ny doktorgrad: Gjenskaper endringer i havtemperatur med mikrofossiler Anonymous (ikke bekreftet) tor, 06/25/2020 - 09:55 Ny doktorgrad: Gjenskaper endringer i havtemperatur med mikrofossiler Niklas Meinicke disputerer 25.6.2020 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen "Clumped isotope thermometry in foraminifera - From calibration to Plio-Pleistocene temperature reconstructions in the Indo-Pacific Warm Pool".

I den geologiske tidsalderen Pliosen for 5.3 til 2.6 millioner år siden, var klimaet varmere enn i dag. Sannsynligvis var globale temperaturer og atmosfærisk CO2 på nivå med det vi forventer å se i kommende tiår som følge av menneskeskapte klimagassutslipp. Dette gjør Pliosen til en nyttig potensiell analog for fremtidens klima, og til en ideell tidsperiode å studere for å forstå hvordan klimasystemet oppfører seg i en varmere verden.

Meinicke har arbeidet med å videreutvikle isotopklyngetermometri, en relativt ny metode innen klimaforskning, til bruk på karbonatmikrofossiler (foraminiferer) fra havbunnssedimenter. Denne teknikken har så blitt brukt til å gjenskape endringer i havtemperaturer fra Pliosen og frem til i dag.

I avhandlingens første studie bruker Meinicke metoden for å fastslå forholdet mellom vanntemperatur og isotopklyngesignalet i foraminiferer. Fordi dette forholdet er konstant gjennom tid, kan kalibrasjonen brukes til å gjenskape temperaturer langt tilbake i tid hvor andre metoder kan være uegnede.

Den nyutviklede kalibrasjonen brukes til å rekonstruere temperaturer fra vestlige deler av det ekvatoriale Stillehavet og havområdene nord for Australia. De undersøkte regionene representerer de varmeste områdene i verdenshavet, men hvordan temperaturene har utviklet seg gjennom Pliosen har lenge vært gjenstand for debatt.

Nye resultater ble brukt til å gjenskape havtemperaturer og øke forståelsen om hvordan sirkulasjonen mellom Stillehavet og det indiske hav har endret seg over tid. Meinickes resultater viser at de vestlige delene av det ekvatoriale Stillehavet antagelig ikke var betydelig varmere i Pliosen enn i dag, til tross for et globalt varmere klima.

Med disse resultatene bidrar Meinicke til å løse en langvarig vitenskapelig debatt. Disse funnene kan ha viktige implikasjoner for vår forståelse av atmosfærisk sirkulasjon i fortiden, samt for vår kunnskap om både tidligere og fremtidige klimaendringer.

Havtemperaturer og klimaendringer i fortidens drivhusklima

Havtemperaturer og klimaendringer i fortidens drivhusklima Anonymous (ikke bekreftet) lør, 01/18/2020 - 09:30 Havtemperaturer og klimaendringer i fortidens drivhusklima Thomas Jan Leutert disputerer 27.01.2020 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen Clumped isotope thermometry as a new tool for reconstructing Miocene climate change.

I løpet av Kenozoikum, de siste 65 millioner årene, har jordens klima utviklet seg fra et varmt "drivhus" til et kjøligere "ishus". Denne perioden med global avkjøling er et nøkkelintervall for å bedre forstå effekten av økt andel karbondioksid i atmosfæren på klimasystemet.

Den geokjemiske signaturen til karbonatmikrofossiler (foraminifera) avsatt i marine sedimenter er et verdifullt arkiv av tidligere klimaendringer. Leutert har i sine studier testet og brukt isotopklyngetermometri, en relativt ny teknikk, for å rekonstruere temperaturendringer i havet fra foraminifera av kenozoisk opprinnelse.

Disse nye dataene belyser de komplekse mekanismene som driver klimaendringer ved høye breddegrader og antyder en høy følsomhet av antarktiske isbreer for endringer i klima.

I den første del av avhandlingen fokuserer Leutert på å teste påliteligheten av isotopklyngetermometeret når man bruker denne teknikken på karbonatmateriale som er millioner av år gammelt. Leutert har utført dette ved å analysere foraminifera fra forskjellige steder i Atlanterhavet.

Resultatene viser at isotopklyngemetoden har potensial til å gi robuste estimat av havtemperaturer i mange avsetningsinnstillinger, og er således egnet for videre paleoklimatiske applikasjoner.

I den andre del av avhandlingen presenteres det nye temperaturrekonstruksjoner fra Sørishavet i perioden ca. 12-16 millioner år før nåtid. Denne perioden i Miocen er karakterisert av en dramatisk vekst av isbreene på Antarktis, muligens knyttet til synkende nivåer av atmosfærisk karbondioksid.

Leuterts funn viser at overflatevannet i Sørishavet avkjølte seg samtidig med isvekst på Antarktis. I tillegg har Leutert undersøkt dyphavstemperaturer i samme periode og funnet en stor avkjøling av dypvannet som skjedde før isveksten. Med disse resultatene bidrar Leutert til den pågående debatten om koblinger mellom klimaet i Sørishavet og isen på Antarktis.

Havet er stort, og vi vil aldri kunne observere absolutt alt alle steder. Nora Loose har forsket på hvordan kunnskap om havstrømmer og bølger kan utfylle bildet. 

Lander Crespo disputerer torsdag 27. juni 2019 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen: “Ocean-atmosphere interactions in the tropical Atlantic seasonal cycle and multidecadal variability of ENSO”.

Balamuralli Rajasakaren disputerer onsdag 26. Juni 2019 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen "Carbon Fluxes related to Ventilation and Remineralization in the Nordic Seas and Arctic Ocean"