Havets skiktning studeras med ekolod

Skiktning i havet spelar en avgörande roll i många oceanografiska processer. Blandning mellan stabila vattenmassor regleras delvis av hur starkt skiktade vattenmassorna är. Således styr skiktningen den vertikala transporten av värme och upplösta beståndsdelar i vattenkolumnen, vilket påverkar processer som ventilation av djupvatten och havets upptag av värme och kol.

Eftersom mänskligt orsakade klimatförändringar påverkar skiktningen i havet, är en grundlig förståelse för dess distribution och variabilitet avgörande när vi vill studera och förstå världshaven. Traditionella metoder är dock begränsade vad gäller rumslig upplösning och snabba, närasynoptiska mätmetoder, såsom de som tillhandahålls av aktiva akustiska system, behövs för att fylla luckorna. Akustiska vattenkolumnsdata från bredbandsekolod har redan använts för att observera skiktning i havet och kommersiella system blir alltmer tillgängliga. Metoder för att karaktärisera skiktning med bredbandsekolod är emellertid inte utvecklade, vilket begränsar tillämpbarheten av bredbandsdata för att studera, kvantifiera och övervaka skiktning i havet och hur den förändras i ett varmare klimat.

Den här avhandlingen syftar till att utveckla kvantitativa akustiska metoder för karaktärisering av skiktning med hjälp av aktiva akustiska bredbandsekolod. I arbetet utnyttjas den höga vertikala upplösningen och de höga signal-brusförhållandena, samt den frekvensmodulerade akustiska respons som bredbandsekolod tillhandahåller. Metoder för bredbandsekolod utvecklades och etablerades genom

1. Analys av fältdata från olika havsbassänger och

2. Utveckling och tillämpning av akustiska reflektionsmodeller.

Arbetet kommer att ge möjligheter att bättre förstå de fysiska mekanismerna som styr akustisk reflektion från skiktning, och leda mot snabba, fjärrstyrda, högupplösta mätningar av skiktning genom akustisk inversion för att övervaka och kvantifiera förändringar i våra hav.