Doktorsvörn í jarðvísindum - Muhammad Aufaristama

Vörnin verður lokuð gestum en hægt verður að fylgjast með henni í beinni útsendingu á þessari slóð: https://www.youtube.com/user/HIvarp/live

Doktorsefni: Muhammad Aufaristama

Heiti ritgerðar: Hraunbreiða Holuhrauns frá 2014-2015: Ákvörðun á eðliseiginleikum hraunsins með fjölþættri fjarkönnunartækni og margbreytilegum gagnasettum (The 2014–2015 lava flow field at Holuhraun: Deriving physical properties of the lava using multi remote sensing techniques and datasets)

Andmælendur: Dr. Chris Hecker, lektor við University of Twente, Hollandi.
Dr. Catherine Neish, lektor við Western University í Ontario, Kanada.

Leiðbeinandi: Dr. Ármann Höskuldsson, vísindamaður við Jarðvísindastofnun Háskólans.

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Magnús Örn Úlfarsson, prófessor við Rafmagns- og tölvuverkfræðideild Háskóla Íslands.
Dr. Ingibjörg Jónsdóttir, dósent við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands.
Dr. Þorvaldur Þórðarson, prófessor við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands.

Doktorsvörn stýrir: Dr. Magnús Tumi Guðmundsson, prófessor og deildarforseti Jarðvísindadeildar Háskóla Íslands.

Ágrip

Tilgangurinn með verkefninu var að rannsaka hraunrennsli og landform er urðu til í eldgosinu norðan Vatnajökuls 2014-2015, kennt við Holuhraun. Fjölþátta fjarkönnunartækni og gögn úr gervitunglum og flugvélum voru nýtt við úrvinnslu verkefnisins. Rannsóknin sneri að þremur meginþáttum: (1) greiningu á eðli varmaútstreymis frá Holuhrauni, út frá innrauðri varmageislun sem mæld er með gervitunglagögnum (2) aðgreining á mismunandi hraunyfirborði, út frá ofur-fjölrófsmælingum úr lofti, og (3) greiningu og flokkun á yfirborðshrjúfleika Holuhrauns út frá hæðarlíkani er aflað var með LiDAR úr flugvél.
Fyrsti þáttur beindist að eðli varmaútstreymis á meðan á eldgosi stóð. Stuðst var við gervitunglagögn og mælingar með FLIR-tækni á meðan eldgosið stóð yfir. Afraksturinn er nýr hitastuðull fyrir Landsat 8 og greiningu á eldgosum, (TEI). Hitastuðullinn TEI er unninn út frá SWIR og TIR-böndum Landsat 8 (bönd 6 og 10). Með TEI næst fram tvennt: (i) að greina þröskuld milli tveggja hitasviða; og (ii) að beita tvíbanda tækni til að greina hitastig innan hverrar myndeiningar (Th) af hrauninu. Hrjúfleiki hraunsins hefur áhrif á varmaútstreymi og er gert ráð fyrir honum því með því að greina Hurst-áhrif (H). Hurst-áhrif eru reiknuð út frá radar endurkasti hraunyfirborðs. Hátt H einkennir flatt og mjúkt yfirborð og þunna skorpu á hrauninu, á meðan lágt H einkennir úfið yfirborð, þykka skorpu og lága varmaútgeislun. Heildarvarmaútgeislun með þessari aðferð er heldur vanmetin en ofmetin í samanburði við aðrar aðferðir. Hins vegar er góð fylgni með mælingum í mörkinni og samanburðaraðferðum.
Annar hluti rannsóknarinnar sneri að túlkun ofur-fjölrófsgreiningar á yfirborði Holuhrauns. Flogið var yfir Holuhraun sumarið 2015 með ofur-fjölrófsmæli (AisaFENIX) um borð í flugvél frá NERC (Natural Environment Research Council Airborne Research Facility). Við greiningu á yfirborði innan hverrar myndeiningar var, (i) notast við aðferð runubundins hámarkshorns kúptrar keilu (SMACC) til að finna útmörk ofurrófsmælingar, (ii) blönduð línulega rófgreining (LSMA) var nýtt til að greina styrk eða gnægð innan myndeiningar. SMACC og LSMA-aðferðirnar bjóða upp á mjög hraða greiningu á yfirborði og útfellingum efna á yfirborðið. Hins vegar þarf að gera fleiri rófmælingar á staðnum, svo megi þróa þessa aðferð til framtíðar.
Þriðji þáttur rannsóknarinnar sneri að því að greina landfræðilega stöðuvísitölu (TPI) og einvíðan Hurst-veldisvísi til að meta hrjúfleika á hinu endanlega yfirborði Holuhrauns. Við þessa greiningu var notast við LiDAR-mælingu af hrauninu og hæðagrunn unninn út frá ljósmyndum. Hrjúfleikinn var metinn fyrir fjögur meginyfirborð hraunsins: (1) broddahraun „spiny lava“, (2) hrauntjörn „lava pond“, (3) klumpahraun „rubbly pahoehoe lava“ og (4) upptjakkaða hrauntröð „inflated channel“. TPI fyrir yfirborð (1) og (4) gefur meðalgildi sem einkennist af litlum halla og flötu yfirborði. Hrauntjörnin einkennist af lágum og háum TPI-gildum er mynda bylgjukennt mynstur. Hins vegar einkennast hrjúfustu yfirborðin (3) og hraunjaðrar af óreglulegu mynstri lágra og hárra TPI-gilda. Hrjúfleikastuðull þessara yfirborða H, er á bilinu 0.30 ± 0.05 til 0.76 ± 0.04. Mestur er hrjúfleiki kubbahrauna og minnstur er hrjúfleiki þaninnar hrauntraðar. Hurts-veldisvísir Holuhrauns er nærri 0.5, en það er í mjög góðu samræmi við fyrri rannsóknir.
Í heild gefur verkefnið mikilvæga sýn á notagildi fjarkönnunaraðferða við rauntímaeftirlit með hraungosum, m.a. með þróun stuðla sem munu nýtast við atburði framtíðar. Þá voru tengsl hraunmyndana við ýmsa eiginleika eldgosa skýrð, sem aftur getur gefið vísbendingar um eðli fyrri atburða.

Um doktorsefnið

Muhammad Aufaristama er fæddur og uppalinn í Indónesíu. Hann lauk BS-prófi í jarðeðlisfræði frá Padjadjaran-háskólanum í Bandung. Hann lauk síðan sameiginlegu meistaraprófi við Háskóla Íslands og Twente University í Hollandi í athugun á eiginleikum jarðar með fjarkönnunartækni. Meistaranám hans var styrkt af Menntamálasjóði Indónesíu og GEM samstarfsverkefni Háskóla Íslands og Twente University í Hollandi.

Muhammad hóf doktorsnám við Háskóla Íslands í júlí 2016. Doktorsnám hans var styrkt af Futurvolc, Vetools, Eurovolc, Vinum Vatnajökuls, Ofanflóðasjóði og Menntamálasjóði Indónesíu.