Doktorsvörn í byggingarverkfræði - Andri Gunnarsson

Doktorsefni: Andri Gunnarsson

Heiti ritgerðar: Líkangerð orku- og massajafnaðar fyrir árstíðarbundinn snjó og jökla með hagnýtingu fjarkönnunar á Íslandi. (Modeling of energy and mass balance using remote sensing for seasonal snow and glaciers in Iceland)

Andmælendur:
Dr. Jason E. Box, rannsóknaprófessor við Jöklafræði- og loftslagsdeild, GEUS, Danmörku
Dr. Peter L. Langen, prófessor við Umhverfisvísindadeild Háskólans í Árósum, Danmörku

Leiðbeinandi:  Dr. Sigurður M. Garðarsson, prófessor við Umhverfis- og byggingarverkfræðideild HÍ og forseti Verkfræði- og náttúruvísindasviðs

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Jessica D. Lundquist, prófessor við University of Washington, Bandaríkjunum
Dr. Óli G. B. Sveinsson, forstöðumaður Vatnsaflssviðs Landsvirkjunar
Dr. Tómas Jóhannesson, fagstjóri á sviði jöklafræði hjá Veðurstofu Íslands

Doktorsvörn stýrir: Dr. Bjarni Bessason, prófessor við Umhverfis- og byggingarverkfræðideild HÍ

Ágrip

Fjöldi gervitungla á sporbraut um jörðu gera athuganir á yfirborði jarðar sem geta bætt mat og aukið skilning á eðlisfræðilegum ferlum í vatna- og jöklafræði. Mörg þessara ferla er krefjandi að skilja og herma rétt með reiknilíkönum, eins og snjóhulu og endurkastsstuðul yfirborðs sem hulið er snjó og ís, en þar geta fjarkönnunargögn bætt skilning og aukið gæði hermana.

Í verkefninu voru fjarkönnunargögn notuð til að búa til samfelldar tímaraðir í tíma og rúmi fyrir daglegt mat á snjóhulu og endurkastsstuðli fyrir yfirborð hulið snjó og ís fyrir tímabilið 2000 til 2022 á Íslandi. Afurðirnar nýttu gögn úr MODIS skynjara tveggja gervihnatta sem daglega fóru yfir Ísland frá 2000. Þróuð var úrvinnsluaðferð sem nýtti gögn skynjaranna og tók tillit til mikillar skýjahulu á Íslandi. Tölfræðilegar aðferðir voru þróaðar til að sía villur í gögnunum og aðferðir vélræns náms nýttar til að flokka óflokkaða myndreiti. Afurð þessarar úrvinnsluaðferðar voru samfelld gögn í tíma og rúmi sem bjóða upp á frekari greiningar, vöktun á breytingum og sem inntak í frekari líkangerð af snjó og jöklum á Íslandi. Gæði afurðanna voru sannreyndar með mönnuðum athugunum, athugunum úr veðurstöðum utan og á jöklum en einnig fjarkönnunargögn úr öðrum gervihnöttum í hærri upplausn. Til að skilja betur breytileika innan árs, sem og milli ára, var þróað orkuskiptalíkan sem nýtir mat á snjóhulu og endurkastsstuðli til að meta betur orkuskipti yfirborðs hulið snjó og ís. Endurkastsstuðull var nýttur sem inntak til að skorða magn stuttbylgjugeislunar sem nýtist til leysingar og hlutfallstala snjóhulu innan myndreits utan jökla gefur skorður á magni leysingarorku tiltækri fyrir árstíðarbundinn snjó.

Niðurstöðurnar voru settar í samhengi við stórskalabreytileika í loftslagi og veðri á og við Ísland, til að skilja betur drifkrafta breytileika fyrir árstíðarbundinn snjó og jökla. Niðurstöðurnar staðfesta mikinn breytileika innan árs og milli ára fyrir snjóhulu, endurkastsstuðul og orkuskipti yfirborðs á Íslandi. Mikill breytileiki í orkuskiptum yfirborðs endurspeglast sérstaklega í breytileika endurkastsstuðuls en ljósgleypnar agnir (ryk og aska) í yfirborði höfðu mikil áhrif. Áhrif ljósgleypinna agna, með uppruna í eldgosum eða frá óstöðugum yfirborðum utan jökla (sandfok), voru metin til að skilja betur umfang og áhrif þeirra á orkuskipti. Niðurstöðurnar sýna umfangsmikil áhrif fyrir ár þar sem mikið magn agna sest í yfirborð, sérstaklega jökla, t.d. þegar eldgos eiga sér stað að vori og sumri til. Einnig komu í ljós tengsl sjávarhita í kringum og við Íslandsstrendur við skýjahulu á landi. Sjávarhitafrávik sunnan Grænlands og Íslands hafa sterk vensl við skýjahulu á Íslandi yfir vor og sumar. Skýjahula mótar magn innfallandi stuttbylgjugeislunar frá andrúmslofti sem er tekin upp af yfirborði til leysingar á snjó og ís, þ.e. orkuskipti yfirborðs. Önnur stórskala ferli eins og Greenland Base Index (GBI) og North Atlantic Oscillation (NAO) sýndu einnig marktæk vensl við lykilbreytur í orkuskiptum yfirborðs.

Um doktorsefnið

Andri Gunnarsson er fæddur 1983. Hann lauk stúdentsprófi frá Menntaskólanum á Akureyri 2004, B.Sc.-prófi í hátækniverkfræði frá Háskólanum í Reykjavík árið 2009 og meistaraprófi í umhverfis- og byggingarverkfræði við Háskóla Íslands árið 2012. Frá 2012 hefur Andri verið verkefnisstjóri hjá Landsvirkjun og stýrt verkefnum sem snúa að vatnafræði og auðlindamati, með sérstaka áherslu á jöklarannsóknir Landsvirkjunar. Andri hefur lagt stund á doktorsnám samhliða vinnu hjá Landsvirkjun frá árinu 2017, veturinn 2017-18 tók hann hluta námsins við University of Washington í Seattle í Bandaríkjunum, styrktur af Valle-sjóðnum.