Development of a Radiometer Front End for Detection of Oil Spill on Sea Surface

Kaikki kappaleet säteilevät sähkömagneettista energiaa. Radiometreillä voidaan mitata tätä säteilyä, ja mittausten avulla voidaan kaukokartoituksessa analysoida monia ilmakehään ja maan pintaan liittyviä ilmiöitä. Säteilyä kerätään useimmiten radiometriin kytketyn antennin avulla. Mikroaaltoalueella säteilystä saatava teho on verrannollinen kohteen kirkkauslämpötilaan. Kirkkauslämpötila on puolestaan verrannollinen kohteen fyysiseen lämpötilaan materiaalin emissiivisyyden kautta. Emissiivisyys voi vaihdella suuresti eri pintojen ja materiaalien välillä. Näin ollen mittaamalla kohteen kirkkauslämpötilaa saadaan tietoa sen ominaisuuksista. Mikroaaltoradiometrin avulla voidaan havaita öljyläikkä meren pinnalta, sekä määrittää öljyläikän paksuus. Öljy muodostaa ohuen kalvon meren pinnalla. Ohuen kalvon ylä- ja alapinnasta heijastuneet aallot kulkevat eri matkan, jonka seurauksena muodostuu interferenssikuvio. Interferenssi on joko konstruktiivinen tai destruktiivinen riippuen heijastusten vaihe-erosta. Pistetaajuudella tästä seuraa kalvon paksuudesta riippuva sinimuotoinen emissiivisyys. Mallintamalla tämä ilmiö riittävän tarkasti voidaan radiometrin mittaamaa kirkkauslämpötilaa verrata mallinnettuun arvoon ja täten määrittää öljykerroksen paksuus. Tässä työssä esitetään kahden radiometrin suunnittelu ja testaus. Työ rajoittuu radiometrien alustavaan testausvaiheeseen. Radiometrit on suunniteltu 36,5GHz sekä 89GHz taajuuksille. Työn suurin kontribuutio on radiometrien etupään suunnittelussa ja testauksessa, kalibraatiomenetelmien kehittämisessä sekä kylmäkuorman suunnittelussa. Lisäksi työssä esitetään radiometrien systeemisuunnittelu sekä siihen liittyvät simulaatiot.

Bacterial community structure and petroleum hydrocarbon degradation in the Baltic Sea

The Baltic Sea is unique by its biological, geochemical and physical features. The number of species of larger organisms is small and the species composition is distinctive. On the contrary microbial communities are diverse. Because of the low salinity levels, bacterial communities differ from the ones in the oceans. Knowing the structure of these communities better and how they response to different environmental conditions helps us to estimate how different factors affect the balance and function of the Baltic Sea ecosystem. Bacteria are the key players when it comes to natural biogeochemical processes and human-induced phenomena like eutrophication, oil spills or disposal of other harmful substances to the sea ecosystem. In this thesis, bacterial community structure in the sea surface microlayer and subsurface water of the Archipelago Sea were compared. In addition, the effect of diatom derived polyunsaturated aldehydes on bacterial community structure was studied by a mesocosm experiment. Diesel, crude oil and polycyclic aromatic hydrocarbon degradation capacity of the Baltic Sea bacteria was studied in smaller scale microcosm experiments. In diesel oil experiments bacteria from water phase of the Archipelago Sea was studied. Sediment and iron manganese concretions collected from the Gulf of Finland were used in the crude oil and polycyclic aromatic hydrocarbon experiments. The amount of polycyclic aromatic hydrocarbon degradation genes was measured in all of the oil degradation experiments. The results show how differences in bacterial community structure can be seen in the sea surface when compared to the subsurface waters. The mesocosm experiment demonstrated how diatom-bacteria interactions depend on other factors than diatom derived polyunsaturated aldehydes, which do not seem to have an effect on the bacterial community structure as has been suggested in earlier studies. The dominant bacterial groups in the diesel microcosms differed in samples taken from a pristine site when compared to a site with previous oil exposure in the Archipelago Sea area. Results of the study with sediment and iron-manganese concretions indicate that there are diverse bacterial communities, typical to each bottom type, inhabiting the bottoms of the Gulf of Finland capable to degrade oil and polycyclic aromatic hydrocarbon compounds.