Underwater vehicles such as AUVs and ROVs with hovering capabilities is a promising method for inspection of net integrity in large scale, sea based, salmon farms. The location of the salmon farms cause underwater vehicles to be affected by strong tidal currents and waves. In this thesis a six degree of freedom unified process plant model combining seakeeping theory and maneuvering theory for a small work ROV called Argus Mariner is developed. Using the software WAMIT, the hydrodynamic potential coefficients and wave induced forces and moments are found. A basic control system for traversing a dynamic netcage model is developed. The models and control system are implemented in a simulation environment called FhSim developed by SINTEF Fishery and Aquaculture AS.

The demand for ROV operations has increased the last couple of decades. Still, operations are heavily dependent on an experienced ROV pilot, but by developing a sophisticated control system, operations can be performed with higher accuracy than before. In addition the need for constant supervision will be reduced. It is however important to acknowledge the fact that with increased level of automation, fault tolerance must follow in order to maintain the reliability. This thesis explore the various aspects development of a sophisticated computer-based control system involves. As an overview, this includes planning, implementation, and commissioning, as well as all the steps between. The development process utilized concepts from extreme programming in order to bring structure to the planning and implementation phase. The new structure of the control system use an Object-Oriented architecture in order to create a generic setup. Commissioning work is then limited to setup of a configuration file, and signal processing between the system and the ROV. Together with the control system, a user interface has been created. The user interface aims at making ROV operation more user-friendly, while at the same time include the more advanced features. Usability testing have been conducted on both the user interface and the control system. The control system has been tested in a sea trial with the ROV SF 30k. The results were promising even though it was the first time this type of a control system had been connected to and used on SF 30k.

Cette étude présente une contribution géochronologique en luminescence à l'évolution géodynamique du nord-ouest du Mexique. L'approche géochronologique est adoptée dans le but d'évaluer la relation entre l'âge des niveaux marins du Quaternaire, le volcanisme et la néotectonique au nord-ouest du Mexique, dans l'état du Sonora. Pour comprendre cette problématique, deux programmes de datation en luminescence optique ont été réalisés. Le premier concerne la datation de six échantillons de terrasses marines, et le deuxième la datation de xénolithes issus de la couche de cendres d'un cratère phréatomagmatique, le Cerro Colorado, au nord-est du massif volcanique du Pinacate. Ce travail poursuit les travaux de thèse d'Etat de Luc Ortlieb, qui a parcouru toute la région du golfe de Californie et étudié les témoins des paléo-niveaux marins. L'hypothèse de Ortlieb est que la côte du Sonora, localisée à proximité du système de faille de San Andreas, n'aurait pas subi de mouvements verticaux majeurs au cours du Quaternaire. Les dépôts littoraux associés aux hauts niveaux marins sont donc estimés pour la plupart d'âge Pléistocène supérieur, soit le sous-stade isotopique 5e, dont les témoins marins sont les mieux préservés, observés et étudiés au monde. Des dépôts évalués plus vieux affleurent en de rares endroits sur la côte. Ils ont été estimés à un âge Pléistocène moyen voire inférieur. La méthode de datation en IRSL sur des feldspaths potassiques extraits des terrasses valide majoritairement des âges correspondant au sous-stade isotopique 5e, à part les sédiments exposés à Bahia Adair (BAA-1), et ceux au sud de Bahia Libertad (BLI-1). Ces deux terrasses révèlent un âge antérieur au sous-stade 5e, soit le stade 7 pour BAA-1, et le stade 9, 11 ou possiblement 13 est estimé pour BLI-1. L'hypothèse de la stabilité relative de la côte du Sonora depuis le Quaternaire est vérifiée puisque la majorité de ces sites sont localisés au niveau de la côte moderne. La deuxième hypothèse concerne le volcan-bouclier du Pinacate, qui expose plusieurs cratères phréatomagmatiques au nord, tels que le Cerro Colorado, tous alignés sur un axe est-ouest. Cet arc représenterait l'ancienne trajectoire du rio Sonoyta, actuellement dévié plein sud. La datation des quatre xénolithes du Cerro Colorado donne des âges situés autour de 105 ka, soit correspondant au milieu du stade isotopique 5 (s.l.). Ces résultats nous indiquent que la démarche utilisée pour la datation est adéquate, et que la remise à zéro du signal de luminescence a pu être effectuée avec ce type de volcanisme. Des problèmes et défis sont identifiés, notamment en ce qui concerne le phénomène du fading, soit une décroissance anormale du signal dans le cristal, qui vont permettre ainsi l'élaboration de nouvelles solutions, et la progression de la méthode de datation en luminescence optique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : géochronologie (IRSL), terrasses marines, néotectonique, volcanisme, Sonora

Les assemblages de foraminifères benthiques du dernier interglaciaire (stade isotopique 5e) de carottes de forage d'Orphan Knoll (50.l7°N, 45.64°W; 3563 m) et d'Eirik Ridge (58.21°N, 48.37°W; 3380 m) ont été analysés pour retracer les conditions environnementales du fond marin à environ 3400 m de profondeur dans le nord-ouest de l'Atlantique Nord et la Mer du Labrador. Cette étude inclut une étude systématique dans laquelle 96 espèces de foraminifères benthiques sont identifiées, décrites et illustrées. Des analyses de regroupement ont permis de définir des assemblages. Ceux-ci s'avèrent très différents aux deux sites étudiés malgré une bathymétrie semblable. À la base des deux séquences, un intervalle qui coïnciderait avec l'événement Heinrich 11 (H11) est marqué par des assemblages de foraminifères benthiques dominés par Uvigerina peregrina à Orphan Knoll et Stainforthia concava à Eirik Ridge. Ceux-ci suggèrent la présence de masses d'eau pauvres en oxygène dissous et un environnement d'eaux très froides. Pendant une grande partie du stade isotopique 5e, la dominance d'Epistominella exigua dans les assemblages du site d'Orphan Knoll suggère une saisonnalité de la productivité assez prononcée, mais des conditions sans doute peu différentes de celles de l'actuel dans le milieu profond. Au site d'Eirik Ridge, les assemblages du dernier interglaciaire sont dominés par P. bulloides ce qui correspond à un environnement sans analogue dans les milieux profonds et suggère un apport continu de matière organique associé à une faible saisonnalité. Les différences entre les conditions benthiques au site d'Orphan Knoll et celle d'Eirick Ridge se traduisent par des assemblages de foraminifères benthiques distincts et des compositions isotopiques de Fontbotia wuellerstorfi également différentes qui mettent en évidence le régionalisme des masses d'eaux profondes dans la Mer du Labrador et l'Atlantique du Nord-Ouest. Ces différences suggèrent que l'interglaciaire présent est très différent à celui de l'épisode isotopique 5e en ce qui concerne la circulation profonde. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Foraminifères, Paléoocéanographie, Paléoécologie, Mer du Labrador, Atlantique Nord.

La biodiversité est la variété de la vie et elle peut être étudiée à différents niveaux (génétique, espèces, écosystèmes) et à différents échelles (spatiale et temporelle). Les dernières décennies ont montré que la biodiversité marine avait été gravement sous-estimée. Afin d'étudier les caractéristiques de la grande diversité des espèces marines et les processus sous-jacents de l'évolution de ces dernières, il est évident et nécessaire de connaître les espèces. Nous sommes aujourd'hui confrontés aux taux les plus élevés d'extinction depuis la constitution de la société humaine (« crise de la biodiversité ») et seule une fraction d'espèces a été officiellement décrite (1,9 millions sur 11 millions), en raison, entre autres, d'une pénurie de taxonomistes formés et disponibles pour cet immense travail. Tous ces facteurs ont conduit à la proposition d'outils moléculaires pour permettre et faciliter l'identification des espèces et notamment le barcode moléculaire (le code-barres d'ADN). Il s'agit de séquencer un fragment d'ADN du gène mitochondrial cytochrome c oxydase 1 (COI) qui constitue alors un outil rapide, précis et rentable pour identifier les espèces. Ainsi, chaque espèce peut être définie par une étiquette d'identification unique et permanente qui ne sera pas changée par une éventuelle modification taxonomique. Outre l'attribution d'échantillons inconnus à des espèces identifiées a priori, les données fournies par le code-barres d'ADN seront très utiles pour des études phylogéographiques comparatives entre taxons multiples, pour clarifier les relations phylogénétiques à différents niveaux taxonomiques et pour élaborer des patrons évolutifs et de spéciation entre les groupes d'organismes. Le Chapitre 1 présente une mise en contexte du code-barres d'ADN par une revue des études qui ont été publiées sur le sujet, notamment en ce qui concerne l'identification des espèces marines. Le Chapitre 2 élabore une bibliothèque pour les crustacés marins de l'estuaire et du golfe du St. Laurent. Toutes les données (taxonomie, informations sur l'échantillonnage, images, séquences d'ADN et chromatogrammes), sont stockées en ligne dans le Barcode of Life Data Systems (BOLD) et sont disponibles pour un usage général. Les spécimens utilisés sont conservés comme 'vouchers' dans des institutions publiques pour des vérifications futures. Les résultats ont montré la présence d'un amphipode invasif dans l'estuaire (mentionné précédemment dans les Grands Lacs et à Montréal, avec des effets sur la faune indigène d'amphipodes), et l'existence d'espèces cryptiques potentielles chez les amphipodes, mysidacés et décapodes. Le Chapitre 3 est axé sur l'utilisation des séquences COI fournies par le code-barres d'ADN comme un outil complémentaire pour la taxonomie et la phylogénie des amphipodes de la famille Talitridae dans l'Atlantique du Nord. En effet, la distribution et la diversité actuelle des espèces est le résultat de processus d'évolution et d'interaction avec l'environnement à l'échelle d'une région géographique. Les études phylogénétiques permettent d'appréhender cette problématique en élaborant des scenarios évolutifs des relations entre taxons. Les résultats montrent l'existence d'espèces cryptiques chez trois espèces morphologiques. En outre, les genres anciens ne semblent pas être monophylétiques, suggérant la nécessité d'une révision taxonomique chez cette famille. Le Chapitre 4 aborde le thème de la diversité génétique qui permet la persistance des populations et des espèces dans le temps en permettant une adaptation continue aux changements environnementaux. À de grandes échelles spatiales, la diversité intraspécifique peut être structurée en généalogies en fonction de la géographie, définissant alors des patrons phylogéographiques, qui peuvent coïncider ou pas avec les divisions biogéographiques. Les séquences COI générées par le code-barres d'ADN ont été utilisées pour déduire des patrons phylogéographiques chez une espèce d'amphipode avec une distribution amphi-Atlantique, Gammarus oceanicus. Cette espèce est très abondante et représente une partie importante des communautés intertidales et des réseaux trophiques côtiers. Les résultats ont montré une division profonde au sein de cette espèce avec deux groupes ayant une séparation latitudinale (la région tempérée du Canada Atlantique versus la région subarctique du Baie d'Hudson et l'Europe), indiquant la présence des deux espèces cryptiques potentielles. L'ensemble de ces travaux de recherche a montré que la biodiversité marine, notamment chez les crustacés marins de l'Atlantique du Nord, était sous-estimée. Des espèces cryptiques potentielles ont été trouvées chez huit espèces morphologiques, sachant que seulement les espèces les plus communes ont été échantillonnées pour cette étude. Le taux de diversité augmentera certainement avec l'ajout d'échantillonnes de différents taxons, de divers types d'habitat et de régions marines distinctes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : biodiversité marine, code-barres d'ADN, identification des espèces, Crustacea, diversité cryptique, Atlantique du Nord

Abstract: The old established description gunboat diplomacy has in modern time changed to a broader and more nuanced definition called maritime diplomacy. But what is maritime diplomacy and how is it described? This essay analyses the theories from the Englishman James Cable and the American Edward Luttwak. Both Cable and Luttwak represent nations which have a global security interests and deploy their maritime forces worldwide. The foundation for their theories is power politics. Is it possible to apply their theories in a small-state perspective?   Analyze of Cable and Luttwaks theories crystallizes three categories that can be defined in maritime diplomacy: naval presence, naval coercion and naval deterrence. By applying these three categories on a case study I want to scrutinize if the categories is applicable on a small state. The Swedish naval expedition to Aland in 1918 works as case study. The aim is to see if today’s theory of maritime diplomacy is applicable on how a small-state uses their maritime forces.   The conclusion is that naval presence is suitable for a small-state to use. Naval presence gives room for political maneuvers and god possibilities to have an influence on the situation. Naval presence also gives reasonable security to own forces due to the possibility to withdrawal if the situation deteriorates.   Naval coercion is also useful for a small-state, but the situation should be thoroughly analyzed in order to have control over the course of events. The political will together with proper guidance is important for succeeding in naval coercion.   Naval deterrence can be used but depends on the relation between forces. A small-state can only deter an opponent that has less ability of power projection.

This thesis presents and analyse laboratory investigations of the shear strength of freeze-bonds created between two saline ice-blocks. One hundred and eighty one experiments were conducted during spring 2012 in the ice laboratory at NTNU and at Hamburg Ship Model Basin (HSVA). The applied experimental setup is similar to the set-up used by Repetto-Llamazares et al. (2011a) and Repetto-Llamazares and Høyland (2011a). The reproducibility of the measurements from these articles and how the freeze-bond strength varies with the physical properties of the ice used to form freeze-bonds were investigated. Investigating the physical properties of the ice involved temperature, salinity and density measurements, thin section analysis and characterisation of the visual appearance of the ice. We consider our results to be important knowledge for future work to perform more accurate small-scale experiments on freeze-bonds. The measured freeze-bond strengths had a range of 1.9 to 94.9 kPa.The following factors were varied during the experiments: a) Two sample dimensions were used: small ice-blocks with dimensions of 60 · 40 · 22 [mm] and 90 · 40 · 22 [mm], with a nominal contact area between the ice-blocks of 60 · 40 [mm], and large ice-blocks with dimensions of 140 · 140 · 27 [mm] and 180 · 140 · 27 [mm], and a nominal contact area between the ice blocks of 140 · 140 [mm]; b) Three contact surfaces were used: artificially produced and the natural top or bottom of the ice-sheet. Groves made during sawing of the artificially prepared surfaces were either normal to or parallel with the longitudinal ice-block direction; c) Two ice-blocks directions were made by having the longitudinal ice-block direction normal to or parallel with the ice-growth direction; d) Assembling the freeze-bond was made by placing the ice-blocks in contact with each other in water or in air; e) The water temperature in the submersion basin was either on, or slightly above the freezing point; f) Changing the time - temperature historie of the ice-blocks were done by either storing the ice at −7 C at all time or for a defined period of time cooling the ice-blocks down to −20 C. The initial ice-block temperature of −7 C, submersion time of 10 min, confinement pressure during submersion of 1.9 kPa and a velocity of the force applying piston of 2 mm/s were kept constant, and are equal to Repetto-Llamazares and Høyland (2011a).Physical properties of the freeze-bonding ice-blocks influenced the freeze-bond strength. Weak freeze-bonds were obtained for ice-blocks with a low initial salinity (S < 1 ppt), and strong freeze-bonds were obtained if the ice-blocks had a high initial salinity (S > 2 ppt). The low salinity ice-blocks were in addition seen to have a transparent look and few brine channels and voids. High salinity ice-blocks had an opaque look and contained many brine channels and voids. Keeping the longitudinal ice-block direction normal to the ice-growth direction, and assembling the samples in water gave stronger freeze-bonds. Freeze-bonds created between two natural bottom surfaces gave the strongest freeze-bonds, while the weakest freeze-bonds were obtained for the artificially prepared surfaces. Surfaces with an initially high surface roughness gave weaker freeze-bonds. The grove direction of the artificially prepared surfaces, the water temperature in the submersion basin, the sample size and the time - temperature history of the ice-blocks did not affect the freeze-bond strength.We did not manage to reproduce the results of Repetto-Llamazares et al. (2011a) and of Repetto-Llamazares and Høyland (2011a). Different submersion time (5 vs. 10 min) and confinement pressure (0.66 vs. 1.9 kPa) in the experiments of Repetto-Llamazares et al. (2011a) and us are probably the main reasons for the observed differences. We believe that comparable freeze-bond strengths would be obtained if identical test parameters had been applied. We do from this consider the experiments of Repetto-Llamazares et al. (2011a) to be reproducible.Repetto-Llamazares and Høyland (2011a) reports a very low average freeze-bond strength, 3.6 kPa, for the submersion time, confinement pressure, initial ice-block temperature and piston velocity applied in our thesis. We have not been able to obtain such low average freeze-bond strengths. We believe that the low freeze-bond strengths obtained by Repetto-Llamazares and Høyland (2011a) is an effect of the physical properties of the ice-blocks applied in their experiments, i.e. transparent ice-blocks with a low salinity.

The fish farming industry faces some problems for the future as the escaping of fish and fish lice. One solution to these problems could be to move the farms further offshore. The main focus of the industry is on the cages the fish is held in, but the feed barge is the brain of a fish farm. Before offshore fish farming is an acceptable solution for the future the design criteria for the feed barge has to be sufficient for more exposed areas.Some regulations both for fish farming and the oil industry have been evaluated. The conclusion from the evaluation of the regulations is that the regulation for floating fish farms is the least strict regulation. The purpose of this report is to enlighten the need for new thinking for design criteria for offshore feed barges by doing a hydrodynamic analysis in HydroD by using WADAM and potential theory applied to a panel model. The computer program is a recognized program developed by DNV. The model in this report is a design which is believed to be the best design for exposed areas. The model is analyzed in both hydrostatic and hydrodynamic conditions. The hydrostatic analyses conclude that the barge is stable and valid for operation in Norwegian waters. For the hydrodynamic analysis it as assumed two different locations with different wave data to enlighten the need to design a barge to a specific location. There is also assumed extra restoring as simulation of mooring. The result from the hydrodynamic analyses is used to evaluate the required freeboard for each location and the motions and accelerations of the barge. The results show that the barge in both locations will experience water on deck already for significant wave height of 2 meters, which actually is low even for the regulations today. The rotation and acceleration results are compared against limits for human tolerance and they show that there is a need for evaluating this in the design criteria.The conclusion is that the regulation valid today for fish farming is insufficient for offshore fish farming and that it is possible to look towards the offshore industry for leads on how the regulations should be formed. For the future it would be appropriate to change the design criteria and design of the feed barge if the fish farming is to be moved further offshore.

This thesis is a study of the slamming forces from plunging breaking waves on truss support structures in shallow water. The main parts have been model testing and analysis on an existing 1:50 scale model of a truss support structure for wind turbines at NTNU.An expanding building of offshore structures has led to increased focus on wave forces. Large slamming forces from breaking waves can occur in shallow water. These forces will impact the structure in a much bigger way than non-breaking wave forces. Several researches have been investigating wave slamming forces on single vertical and inclined piles for the last 50 years, but there are still uncertainties at this area. This causes uncertainties in the dimension of structures exposed to these kinds of forces, and are therefore still under investigation.A large number of measurements have been executed. The tests have been run with both regular and irregular waves, with different frequencies and wave lengths. This give waves with different wave heights and breaking points, so that maximum forces can be determined. A “new” analyzing method described by Määtänen (1979) is applied to obtain the wave slamming force for response force time series. This is a simplified analysis based on an assumption of a single degree of freedom system subjected to a total force.The probability of occurrence of plunging breakers on the foreshore is investigated by Reedijk, et al. (2009). The method is used to find the probability of occurrence of plunging breakers on the truss structure for irregular waves. Maximum force response is given by waves that broke some distance away from the structure and not when the wave broke directly at the structure. The wave broke ahead and surged against the structure, which imposed forces with a slamming character in both the top and bottom force transducers.It is significant air entrained in the water during the breaking process, which may influence the results differently in small-scale model testing and in reality. The reason for this may be scale-effects that may impact interpretation of the results. The measured crest height is smaller due to air entrance in the waves as well.

The largest part of an ice ridge consists of unconsolidated ice rubble, whose material properties decide the load from ridges on ships and structures. Material resistance is attributed to the initial freeze-bonds and the friction and interlocking between blocks. The objective of the thesis was to investigate rubble behaviour by two tests: shear box test at NTNU and pile test at HSVA. The shear box test was aimed at investigating freeze-bond mechanisms in rubble. The pile test was aimed at suggesting values for rubble properties for a model scale experiment.The shear box had dimensions 600 mm x 400 mm x 40 mm, and was filled with ice blocks of 60 mm x 22 mm x 40 mm simulating rubble. Confinement was added, the box was submerged for 10 minutes, and tested in a rig by forcing the rubble to fail in shear. Force vs. displacement was measured. Different types of saline ice and submerging water temperatures were used. Pile testing consisted of making an elongated pyramid-shaped pile, baseline 600 mm, of rubble collected from the ice tank at HSVA. The pile was tilted and geometry was measured before and after failure happened in the pile.Main results from the shear box tests were the observation of a first phase deformation of rubble, that displayed a near linear force-displacement relation and a first peak shear stress. Magnitude of first peaks was measured in the range 8.9 kPa to 59.7 kPa, and depended on submersion water temperature, salinity of ice, how blocks were cut in respect to crystal structure in the ice sheet and confining pressure. Pile tests had repose angles ranging from 36.0° to 47.3°, and cohesion for an assumed angle of friction of 30° was in the range of 172 Pa to 342 Pa. First phase shear stress was compared to shear strength of single freeze-bond tests of the same ice, and direct relations were found. The magnitude of first peak shear stress in tests varied most with ice salinity and crystal structure. The measured repose angles for pile tests give an upper limit for internal angles of friction, and values seemed reasonable. The ice was warm, and this may the reason for the low cohesions.