A new method for processing and applying data from a nitrate sensor used in sea water

摘要

Nitrat er et begrensende næringsstoff, og fundamentalt viktig for alt liv. Dybdefordelingen av nitrat i havet gir viktig informasjon om hvilke fysiske og biologiske prosesser som foregår i havet. Det er derfor interessant å måle konsentrasjonen av nitrat i havet. Et UV-spektrometer (Satlantic MBARI-ISUS V3, heretter referert til som ISUS-instrument) som måler nitratkonsentrasjon i hav har vært i bruk hos Norsk Polarinstitutt (NP) siden 2010. Formålet med ISUS-instrumentet var å kunne erstatte dagens metode for undersøkelse av dybdefordelingen av nitrat i havet med ISUS-instrumentet. Med dagens metode finner man dybdefordelingen gjennom analyse av vannprøver tatt fra forskjellige dyp. Vannprøvemålingene har liten usikkerhet, og ble i denne oppgaven antatt å være lik virkelige nitratkonsentrasjoner. Det var imidlertid usikkert hvorvidt ISUS-instrumentets målinger av nitratkonsentrasjon var korrekte. Oppgaven skulle derfor være en studie av data samlet inn på et tokt i forbindelse med prosjektet CONFLUX, hvor ISUS-instrumentmålinger av nitratkonsentrasjon skulle sammenlignes med tilsvarende vannprøvemålinger. Var disse konsentrasjonene ulike, skulle ISUS-instrumentmålingene korrigeres, slik at ISUS-instrumentmålingene ble lik vannprøvemålingene av nitratkonsentrasjon. Det var også et mål å inkorporere ISUS-instrumentet i et eksisterende standard målesystem kalt CTD-system (conductivity, temperature and depth system). ISUS-instrumentet skulle kobles sammen med CTD-systemet, og levere nitratkonsentrasjonsmålinger til CTD-systemet i sanntid. Også her var det usikkerhet knyttet til om CTD-systemet gjenga ISUS-instrumentmålingene av nitratkonsentrasjon korrekt. Det ble påvist signifikant forskjell mellom vannprøve- og ISUS-instrumentverdiene for nitratkonsentrasjon. Det ble funnet et konstant avvik på 41,04 sekunder mellom tidsmerkingen til ISUS-instrumentet og CTD-systemet. Nitratkonsentrasjonene CTD-systemet gjenga var lik nitratkonsentrasjonene målt av ISUS-instrumentet.For å finne årsaken til avviket mellom vannprøve- og ISUS-instrumentmålingene ble ulike variabler undersøkt. Det ble påvist en sammenheng mellom feil i ISUS-instrumentets målinger og intern oppvarming i ISUS-instrumentet. En lineær funksjon ble tilpasset denne sammenhengen, og brukt til å korrigere ISUS-instrumentets målinger. Etter korrigeringen var det ikke lengre en signifikant forskjell mellom vannprøve- og ISUS-instrumentmålinger for nitratkonsentrasjon.Resultatene man oppnådde med metoden som ble funnet i oppgaven var gode, men det gjenstår fortsatt å teste metoden på flere datasett. Dette må gjøres for å kunne si mer om sammenhengen mellom intern temperatur og feil i ISUS-instrumentets målinger, og hvor generell metoden er. Det er også anbefalt at en dybdesensor blir knyttet direkte til ISUS-instrumentets målinger og at klokkene til CTD-systemet og ISUS-instrumentet samkjøres før målinger blir gjort. Dette vil forenkle arbeidet med CTD- og ISUS-data.