Mapping Breaking Ocean Waves using Novel LIDAR Equipment

    Research output: Book/anthology/dissertation/reportPh.D. thesis

    Abstract

    Traditionelt er modelleringen af bølgebelastningen på offshore konstruktioner, som fx olierigge eller vindmøller, sket ved brug af bølgens frekvens-spektrum. Disse spektra laves med udgangspunkt i tidligere eksperimen-telle kampagner for det pågældende areal. I de seneste år er der evidens for, at hændelser, der ikke før er set, faktisk observeres. Der er med andre ord sket observationer af op til flere ekstreme, brydende bølger i områder som den danske del af Nordsøen. Et antal af hændelser der ikke statistisk følger det nuværende spektrum for området. Ved at monitorer og kortlægge disse hændelser, bliver det muligt at kunne opbygge eller modificere de nuværende bølgemodeller og spektra, der bruges til at designe offshore konstruktioner. Denne opgave, med at skulle kortlægge de ekstremt brydende bølger, er kompliceret grundet de fysiske egenskaber i bølgen, specifikt hvorvidt den bryder eller ej. Nuværende kortlægningssystemer afhænger af teoretiske værdier for at kunne bestemme dette. En løsning på problemet er at designe et system, der gør det muligt direkte at bestemme hvorvidt brydning af bølgen hænder. Fokus for denne afhandling er derfor at nærstudere og udvikle sådan et system, der vil gøre dette muligt og samtidig tillade tilblivelsen af en database af bølge data, som vil kunne bruges til fremtidig forbedring af nuværende viden, statistik og frekvensspektra.

    Denne afhandling beskriver egenskaberne for et sådan system, der mu-liggør kortlægningen af brydende bølger ved at udnytte et uprøvet stationært LIDAR-system. Systemet er opbygget af en LIDAR og tre forskellige kamera, et visuelt og to infrarøde. Afhandligen er delt ind i to overordnet inddelinger. Den første del er en kort gennemgang af nuværende forskningsbaseret viden vedrørende kortlægningen af brydende bølger og hvad eksisterende udstyr mangler for at kunne opnå dette. Den anden del, bidragsdelen, beskriver et samlet system, der vil tillade oprettelsen af en bølge database af fremtidig storme. De første par kapitler beskriver opsætningen af kortlægnings systemet, behandlingen og analyseringen af eksperimentelle fuld-skala data og sammenligningen med tidligere systemer. Dette sker ved en komplet gennemgang af metoden for post analysering af de rå data, kombineret med statistiske beregninger af både RADAR og LIDAR data. Det næste kapitel beskriver hvordan det muliggøres at systemet ikke kun kortlægger bølgerne, men også tillader at konkludere hvorvidt bølgerne bryder alene ved brug af eksperimentiel data. Sådanne resultater er muligt ved at fusionere dataene mellem de forskellige udstyr, det samlet system er opbygget af. Dette gøres ved at fremføre en ny metode kaldet Brydende Indeks, der kan fastlå og lokalisere tidspunktet for en brydende bølge i det givende data set. Samtidig illusteres en reel bølge, der bryder, fra målt data i slutningen af kapitlet.
    Translated title of the contributionMåling af brydende bølger ved brug af moderne LIDAR udstyr
    Original languageEnglish
    PublisherÅrhus Universitet
    Number of pages181
    Publication statusPublished - Feb 2021

    Cite this