Enhanced Ocean Colour Remote Sensing for Optically Complex Waters

Klimaet på jordkloden er i endring, og havet, som dekker 71% av jordoverflaten, spiller en stor rolle. I kystnære strøk er det langt flere partikler i vannet enn på åpent hav, noe som gjør vannets optiske egenskaper mer komplekse. Både typer partikler og konsentrasjonen av dem i vannet kan gi svar på hvordan det marine økosystemet endrer seg i takt med klimaet. Optiske målinger i kystfarvann og i fjordene, kombinert med vannprøver er viktig for å kartlegge disse endringene. Om våren og tidlig på sommeren er det vanlig at både sjøen og fjordene på vestlandet blir helt grønne. Som regel er dette enten på grunn av algeoppblomstring eller fordi isbreer smelter og fører med seg store mengder sand og leire ut i vannet. Grønnfargen på vannet kan se veldig lik ut i disse to tilfellene, og det kan være vanskelig å skille dem fra hverandre på satellittbilder. Det er også slik at bortimot 90% av lyset som treffer satellitten, kommer fra atmosfæren og ikke fra vannet den vil se nærmere på. Det er derfor avgjørende med gode atmosfære-korreksjoner, for å filtrere ut det lyset som ikke kommer direkte fra vannet. EcoSens-prosjektet har to tydelige hoveddeler: 1) Vi skal gjøre målinger av vannets optiske egenskaper direkte i vannsøylen, og deretter 2) bruke måleresultatene i modeller til å utvikle bedre slike atmosfære-korreksjoner. Dermed vil vi både kartlegge partikkelsammensetningen i vannet og kunne tolke satellittbildene bedre. Slik kan vi nærme oss en målsetning om å kunne identifisere hvilke partikler som befinner seg i vannet ved hjelp av fjernmålinger. I løpet av prosjektets første år har vi hatt et svært vellykket feltarbeid i Marifjøra. Vi gjorde en rekke ulike optiske målinger i Gaupnefjorden på forsommeren, da fjorden er helt grønn/turkis på grunn av smeltevann fra Jostedalsbreen. I tillegg har vi ansatt en PhD-student som er godt i gang med å analysere satellittbilder fra dette området i samme tidsperiode. Vi jobber med å systematisere måleresultatene fra fjorden slik at de kan settes inn i modeller som skal forbedre fjernmåling av de optisk komplekse vannmassene. Vi har også brukt mye tid på kalibrering av sentrale instrumenter i laboratoriet, og publisert to vitenskapelige artikler (i tillegg en innsendt) basert på både laboratorie- og in situ-målinger. I prosjektets andre år har vi hatt to nye vellykkede feltarbeid i mai og juni 2022. Det var en kjempestor oppblomstring av E. huxleyi i Hardangerfjorden i mai, og vi dro ut med Kystvaktskipet K/V Tor en uke midt i denne forekomsten. Dette var ekstremt viktig for prosjektet, og vi er svært fornøyd med innsamling av data fra denne oppblomstringen. Det var i tillegg skyfri himmel, som betyr at vi har flere gode satellittbilder å jobbe med fra samme tidsperiode. Vi dro også en uke på tokt med forskningsskipet Hans Brattstrøm i midten av juni, og fikk samlet inn verdifulle data fra den spesielt mørke Lurefjorden. Prosjektets PhD-student har jobbed med å vurdere egnetheten til flere ulike atmosfærekorreksjoner ved å bruke våre in situ-målinger som referanse. I oktober 2022 dro vil til Vietnam for å delta på den største konferansen i fagfeltet, Ocean Optics, og presenterte resultater fra EcoSens-prosjektet. Dette ble godt mottatt, og PI og PhD-studenten ble invitert med som medforfattere på en publikasjon mot å dele radiometriske data. I tillegg har vi publisert en ny artikkel om korreksjon av multippel spredning av lys i turbide vannmasser. I prosjektets tredje år har vi hatt ett nytt vellykket feltarbeid, i Hardangerfjorden i april 2023. Vi dro også denne gangen ut med KV Tor, og gjorde målinger på de samme stasjonene som i 2022. Denne gangen var det ingen algeoppblomstring, så vi har samlet inn verdifulle kontrolldata for disse stasjonene for en "normal" fjordtilstand. Det var som vanlig skyfri himmel, så vi fikk gode satellittbilder i år også. I slutten av august hadde vi en stor internasjonal workshop i Bergen, med deltakere fra seks ulike land. Dette var en stor suksess, der vi både oppsumerte prosjektet hittil og planla ferden videre. PhD-studenten sendte i september inn en omfattende artikkel om atmosfærekorreksjoner, og reiste på samme tid på et 3 måneders forskningsopphold til Skottland. Vi har publisert to nye artikler i tillegg til den innsendte, og PI dro til Skottland for å styrke bånd med samarbeidspartnerne og besøke PhD-studenten i November. PI har også holdt to inviterte foredrag i 2023 for hhv Sintef Oslo og Michael Sars-senteret, til stor begeistring og interesse. PI og PhD-studenten har også forfattet en populærvitenskapelig artikkel i Sciencenorway.no.

The project will perform in situ measurements of inherent optical properties of optically complex waters, specifically algal blooms and turbid glacial meltwaters. In May-June-July each year, we will spend much time in the field doing measurements, and the rest of the year we will interpret the results and implement them into radiative transfer models. We will test existing approaches and attempt to improve them with our more accurate new measurements.