Digitala Vetenskapliga Arkivet

Driftstörningar
Det förekommer återkommande driftstörningar på några av sök-portalerna på grund av hög belastning. Vi arbetar på att lösa problemet, ni kan tillfälligt mötas av ett felmeddelande.
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Gaussian Processes for Data Augmentation and Forecasting of Algal Bloom Dynamics
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Tekniska sektionen, Institutionen för elektroteknik, Signaler och system.
2026 (Engelska)Självständigt arbete på avancerad nivå (yrkesexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)
Abstract [en]

Monitoring of harmful algal blooms (HABs) is crucial for maintaining both human and marine health. The Baltic Sea has seen an increase in the frequency and intensity of HABs in recent decades. This thesis investigates two applications of Gaussian Processes (GPs) for chlorophyll monitoring and forecasting.

First, satellite-measured chlorophyll concentration fields are augmented using in situ measurements collected by a front-tracking underwater autonomous vehicle (AUV), through a multi-step augmentation pipeline. The augmentation aims to reduce satellite measurement noise while keeping the broad spatial coverage. The results show that incorporating AUV measurements improves satellite measurements, demonstrating that in situ data can effectively complement satellite observations.

Second, two GP-based forecasting approaches are evaluated for predicting chlorophyll concentrations using temporal and spatio-temporal data: explicit kernel modeling and autoregressive modeling. The explicit kernel modeling approach requires explicit identification of data characteristics, which are encoded into the covariance function. The autoregressive approach learns dynamics implicitly from historical observations. Both methods show limited forecasting accuracy. The best-performing model is a purely temporal explicit kernel modeling approach, suggesting that this approach is more effective than learning dynamics implicitly.

Extending the models to the spatio-temporal domain produced mixed results. Explicit kernel modeling requires approximate inference for spatio-temporal data, resulting in reduced accuracy. Autoregressive models benefited from spatial information, but the forecasts failed to capture the chaotic behavior of algal blooms. Overall, the results highlight the limitations of GP based chlorophyll forecasting using chlorophyll observations alone and indicate that additional predictors are required for accurate forecasts.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2026. , s. 51
Serie
UPTEC F, ISSN 1401-5757 ; 26008
Nyckelord [en]
Gaussian Processes, Machine Learning, Harmful Algal Blooms, Chlorophyll Forecasting, Baltic Sea, Data Augmentation, Spatio-Temporal Modeling, Satellite Data, Autonomous Underwater Vehicle
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:uu:diva-592903OAI: oai:DiVA.org:uu-592903DiVA, id: diva2:2080970
Externt samarbete
Kungliga Tekniska högskolan (KTH)
Utbildningsprogram
Civilingenjörsprogrammet i teknisk fysik
Presentation
2026-04-29, 15:00 (Engelska)
Handledare
Examinatorer
Tillgänglig från: 2026-07-02 Skapad: 2026-06-29 Senast uppdaterad: 2026-07-02Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(2033 kB)50 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT02.pdfFilstorlek 2033 kBChecksumma SHA-512
2ec1dae02edd733433af41a1530bba824088b7fa5e0081b1c558f940ac73b101f4f450223e78419b73b2b8f42e2019efa136e5f8f8de91db045866c6bf83c7ce
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Av organisationen
Signaler och system
Beräkningsmatematik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 50 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

urn-nbn

Altmetricpoäng

urn-nbn
Totalt: 940 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf