Due to the changing climate and inherent atypically occurring meteorological events in the Arctic regions, more accurate snow quality predictions are needed in order to support the Sámi reindeer herding communities in northern Sweden that struggle to adapt to the rapidly changing Arctic climate. Spatial snow depth distribution is a crucial parameter not only to assess snow quality but also for multiple environmental research and social land use purposes. This contrasts with the current availability of affordable and efficient snow monitoring methods to estimate such an extremely variable parameter in both space and time. In this thesis, a novel approach to determine spatial snow depth distribution in challenging alpine terrain is presented and tested during a field campaign performed in Tarfala, Sweden in April 2019. A multispectral camera capturing five spectral bands in wavelengths between 470 and 860 nanometers on board of a small Unmanned Aerial Vehicle is deployed to derive 3D snow surface models via photogrammetric image processing techniques. The main advantage over conventional photogrammetric surveys is the utilization of accurate RTK positioning technology that enables direct georeferencing of the images, and thus eliminates the need for ground control points and dangerous and time-consuming fieldwork. The continuous snow depth distribution is retrieved by differencing two digital surface models corresponding to the snow-free and snow-covered study areas. An extensive error assessment based on ground measurements is performed including an analysis of the impact of multispectral imagery. Uncertainties and non-transparencies due to a black-box environment in the photogrammetric processing are, however, present, but accounted for during the error source analysis. The results of this project demonstrate that the proposed methodology is capable of producing high-resolution 3D snow-covered surface models (< 7 cm/pixel) of alpine areas up to 8 hectares in a fast, reliable and cost-efficient way. The overall RMSE of the snow depth estimates is 7.5 cm for data acquired in ideal survey conditions. The proposed method furthermore assists in closing the scale gap between discrete point measurements and regional-scale remote sensing, and in complementing large-scale remote sensing data by providing an adequate validation source. As part of the Swedish cooperation project ’Snow4all’, the findings of this project are used to support and validate large-scale snow models for improved snow quality prediction in northern Sweden. / På grund av klimatförändringar och naturliga meteorologiska händelser i arktis behövs mer exakta snökvalitetsprognoser för att stödja samernas rensköttsamhällen i norra Sverige som har problem med att anpassa sig till det snabbt föränderliga arktiska klimatet. Rumslig snödjupsfördelning är en avgörande parameter för att inte bara bedöma snökvaliteten utan även för flera miljöforskning och sociala markanvändningsändamål. Detta står i motsats till den nuvarande tillgången till överkomliga och effektiva metoder för snöövervakning för att uppskatta sådan extremt varierande parameter i tid och rum. I detta arbete presenteras och testas en ny metod för att bestämma rumslig snödjupssdistribution i utmanande alpin terräng under en fältstudie som genomfördes i Tarfala i norra Sverige i april 2019. Via fotogrammetrisk bildbehandlingsteknik hämtades snöytemodeller i 3D med hjälp av en multispektral kamera monterad på en liten obemannad drönare. En viktig fördel, i jämförelse med konventionella fotogrammetriska undersökningar, är användningen av exakt RTK-positioneringsteknik som möjliggör direkt georeferencing och eliminerar behovet av markkontrollpunkter. Den kontinuerliga snödjupfördelningen hämtas genom att ytmodellerna delas upp i snöfria respektive snötäckta undersökningsområden. En omfattande felsökning som baseras på markmätningar utförs, inklusive en analys av effekten av multispektrala bilder. Resultaten från denna studie visar att den famtagna metoden kan producera högupplösta snötäckta höjdmodeller i 3D (< 7 cm/pixel) av alpina områden på upp till 8 hektar på ett snabbt, pålitligt och kostnadseffektivt sätt. Den övergripande RMSE för det beräknade snödjupet är 7,5 cm för data som förvärvats under idealiska undersökningsförhållanden. Som ett led i det svenska projektet “Snow4all” används resultaten från projektet för att förbättra och validera storskaliga snömodeller för att bättre förutse snökvaliteten i norra Sverige.

This project takes place in the north of Norway, on an Island called Senja. With its beautiful nature and reliable resource of fish it attracts tourists in the summer time and seasonal workers in the fishing industry during the winter.  How can communal housing for tourists and workers act as a hub in the local community? Around this question a cluster of different functions has been developed that serves the whole community as well as the communal housing with private living units.

Examensarbetet presenterat i den här rapporten utfördes i syfte att kartlägga vilka sensorer och metoder som skulle kunna vara tillämpbara inom kartläggning av snölager i den arktiska regionen. För att göra den bedömningen har flera olika metoder använts. Intervjuer med experter inom relevanta områden hölls för att göra en initial kartläggning av vilken information som kan tänkas ligga till grund för det efterföljande steget, en kvantitativ regressionsanalys baserad på information insamlad genom systematisk analys av plattformar och sensorer som används i kartläggning baserad på fjärranalys. I denna analys identifierades relevanta korrelationsområden vilka sedan kunde analyseras närmare i en ’State of the art’-sammanställning av relevanta publikationer för att ge en rättvisande insyn i vilka metoder som finns tillgängliga och vad deras respektive styrkor och svagheter är. Slutligen genomfördes en flygning i syfte att praktiskt bedöma vilken kvalitet man kan uppnå i snökartläggning med enkelt tillgängliga konsumentprodukter. Resultaten pekar på att snökartläggning med drönare är ett lovande komplement till vanliga, manuella mätningar. Rekommendationer för vidare studier inkluderar komponentspecifika undersökningar, plattformsdesign och marknadskartläggning. / The thesis presented in this report was conducted to identify which sensors and methods could be applicable in the mapping of snow stocks in the Arctic region. To make that assessment, several different methods have been used. Interviews with experts in relevant areas were held to make an initial survey of what information might be the basis for the subsequent step, a quantitative regression analysis based on information collected through systematic review of the use of platforms and sensors in mapping by remote sensing. In this analysis, relevant correlation areas were identified, which could then be further analyzed in a state of the art compilation of relevant publications to provide a fair understanding of what methods are available and what their respective strengths and weaknesses are. Finally, a flight was carried out with a view to practically assessing what quality can be achieved in snow mapping with readily available consumer products. The results point out that snow mapping exploration with drones is a promising complement to manual measurements. Recommendations for further studies include component-specific surveys, platform design and market mapping.

<p dir="ltr">In Global Navigation Satellite Systems Reflectometry (GNSS-R) a critical theme is in un-<br>derstanding and delving into determining specular points, and how to optimize its solutions.<br>The implications are significant for soil moisture, Snow Water Equivalent (SWE), water stor-<br>age, and climate dynamics. For instance, the Signals of Opportunity in P-Band Investigation<br>(SNOOPI) will utilize observations in reference to the specular point to evaluate measurements<br>that could be used to determine water content, soil moisture, and SWE. The focus of this<br>study is presenting and evaluating two prominent methods for determining specular points:<br>the Minimum Path Delay (MPL) and the Unit Difference (UD). Specular point determin-<br>nation presents various challenges which include: surface roughness, temporal and spatial<br>variability, and multipath effects. All of these earth’s surface characteristics pose a challenge<br>for scientists and engineers who wish to collect terrestrial parameters. The analysis in this<br>study offers a comparative approach focusing on data from the simulator for the CubeSat<br>SNOOPI mission is to evaluate specular point determination accuracy as well as offer a real-<br>world application to determine the efficacy of the two methods. Through this evaluation,<br>the researcher aims to improve specular point determination techniques used in the GNSS-R<br>community and offer insights into future techniques and how they can support each other<br>for more precise results.<br></p>

No description available.

No description available.

The process of removing snow from the streets of cities in an optimal way can pose quite a challenge. In order to optimize the path of the snow removing vehicle, the city can be translated into a graph with nodes as crossings and links as roads. Once the city is modelled as a graph, all nodes with degree one can be eliminated and the snow removal time is added to the closest node. An optimization problem can then be solved in order to find a vehicle path in this reduced graph. The purpose of this thesis is to give an algorithm to reconstruct the reduced graph and then dictate the proper vehicle path in this reconstructed graph. The algorithm is constructed by reversing the node elimination process, piecing together the original graph and traversing the graph to get information about what to do on the eliminated links and nodes. The obtained algorithm is presented in this thesis.

The purpose of this report was to research through the construction of a prototype the technical challenges associated with creating a robot that distributes sand on patios after snowfall. A robot that could complete this task should be able to know its position in an unknown terrain and traverse it in a predictable manner that allows for the even spread of the sand. In order to achieve stability and predictability of movement, stepper motor driven wheels were chosen as the steering method. The sand-spreading mechanism consists of a DC Motor connected to a 3D-printed disc with rectangular extrusions at its base. The wheels and chassis of the robot were likewise 3D-printed. Lastly, an Arduino MEGA board was the controller of choice. / Syftet med denna rapport var att genom konstruktionen aven prototyp undersöka de tekniska utmaningarna för att skapa en robot som distribuerar sand på uteplatser efter snöfall. En robot som kan slutföra denna uppgift bör kunna känna till sin position i en okänd terräng och färdas på den på ett förutsägbart sätt som möjliggör en jämn spridning av sanden. För att uppnå stabilitet och förutsägbarhet för rörelse valdes stegmotordrivna hjul som styrmetod. Sandspridningsmekanismen består av en likströmsmotor ansluten till en 3D-utskriven skiva med rektangulära extruderingar vid basen. Robotens hjul och chassi var också 3D-utskrivna. Slutligen var ett Arduino MEGA-kort den valfriastyrenheten.

Pour la grande majorité des grands herbivores vivant en régions tempérées, l'hiver est la saison la plus limitante à cause des effets combinés du manque de ressources et de la sévérité des conditions climatiques. Les espèces qui ne développent pas d'adaptations morphologiques ou physiologiques particulières pour faire face à la sévérité de l'hiver doivent mettre en place des mouvements et des tactiques d'utilisation de l'espace appropriés (comme par exemple les migrations). Plus spécifiquement, ces patrons d'utilisation de l'espace peuvent émerger à différentes échelles spatio-temporelles pour permettre aux individus d'accéder aux ressources dont ils ont besoin et d'échapper aux conditions climatiques défavorables. Ainsi, ces patrons d'utilisation de l'espace déterminent le sort des individus et la dynamique des populations. Une compréhension détaillée de la relation entre les facteurs limitants durant l'hiver et la réponse des animaux en termes de mouvements est prépondérante pour préserver et gérer les populations d'ongulés sauvages avec succès, tout spécialement dans le contexte actuel de changements climatiques rapides qui induisent des modifications importantes dans le paysage et la distribution des ressources (par exemple changement de patrons de couverture neigeuse en hiver). La comparaison de tactiques de mouvements sous différents scénarios de conditions environnementales, par exemple au moyen d'analyses à vaste échelle de l'aire de distribution de l'espèce cible, représente une approche pertinente pour mieux comprendre comment les mouvements des animaux répondent aux changements dans le paysage. Le chevreuil (Capreoluscapreolus) est une espèce modèle particulièrement intéressante pour étudier ces questions parce que la distribution de cette espèce couvre la plupart des pays d'Europe, grâce à sa forte plasticité écologique / For the majority of large ungulates living in temperate regions winter is the limiting season, because of the combined effects of lack of resource availability and severity of climatic conditions. Those species that did not develop any particular morphological and physiological adaptation to cope with winter severity may adopt movement and space use tactics instead (like e.g. migration). Specifically, these space use patterns may emerge at different spatiotemporal scales to allow individuals to accede the resources they need and escape unfavourable conditions, thus determining both individual fate and population dynamics. A detailed understanding of the relationship between limiting factors in wintertime, and individual movement response, is remarkable to preserve and manage wildlife successfully, especially in the context of fast-occurring climate change that induces important alterations in landscape and resource distribution (e.g. changes of snow cover patterns). The comparison of movement tactics under different environmental scenarios, e.g. by means of large –scale analysis at the species distribution range, represents a valuable approach to work in that direction and to assess the effects of landscape alteration on individual movement. Roe deer (Capreolus capreolus) is an excellent model species to investigate these issues, because its distribution range covers most of Europe, thanks to its high ecological plasticity. For those populations that live in northern and mountain environments, winter is the limiting season because roe deer lack any morphological and physiological adaptations to cope with winter severity. In spite of the adoption of specific movement tactics such as partial migration from summer to winter ranges, roe deer may still face limiting conditions in some areas of the distribution range exposed to winter severity

Tesis por compendio / [ES] El cambio climático indudablemente afectará los eventos de nieve ya que se espera que la temperatura y la precipitación cambien en el futuro. Las montañas españolas se ven especialmente afectadas por esta situación, ya que el almacenamiento de nieve se concentra en periodos muy concretos del año hidrológico y juega un papel muy importante en la gestión de los recursos hídricos. En este estudio se realiza en primer lugar un análisis del comportamiento de los fenómenos complejos relacionados con la nieve en las cuatro principales regiones montañosas de España en los próximos 50 años. El modelo hidrológico ASTER se aplica utilizando como insumo básico datos de temperatura y precipitación, estimados bajo un escenario de cambio climático. Los resultados muestran diferentes cambios en los caudales máximos y promedio esperados, dependiendo de la muy diferente magnitud y signo de los cambios en la precipitación. Puede producirse un aumento de los episodios de inundación como consecuencia de una compleja relación entre los cambios en las precipitaciones y un aumento de las intensidades máximas de deshielo que oscilan entre el 2,1% en los Pirineos y el 7,4% en la Cordillera Cantábrica. Sin embargo, los patrones comunes se muestran en una menor duración de las reservas de masa de nieve, que se espera que ocurra 45 días antes para la Cordillera Cantábrica, y alrededor de 30 días para el resto de las regiones montañosas estudiadas. Los cambios observados también conducen a una disminución preocupante del efecto regulador de los fenómenos relacionados con la nieve en los ríos españoles, con una disminución de la acumulación media de nieve que oscila entre un 28% para Pirineos y Sierra Nevada y un 42% para el Sistema Central y la Cordillera Cantábrica. Se espera una disminución del caudal medio, que fluctúe desde el 2,4% en los Pirineos hasta el 7,3% en la Cordillera Cantábrica, aumentando únicamente en el Sistema Central un 4,0%, siendo necesario desarrollar nuevas medidas de adaptación al cambio climático. Por otro lado, con el fin de lograr una mejor estimación del Equivalente de agua de nieve (SWE) utilizando una red meteorológica y de profundidad de nieve (SD) económica y extensa; y que mejore la calibración del modelo hidrológico ASTER, se proporcionan nuevos modelos de regresión de densidad de nieve (SDEN). A partir del gran banco de datos de densidad de nieve (SDEN) existente para los Pirineos españoles, siendo una de las zonas más importantes y mejor monitorizadas del mundo, se evalúan modelos de regresión lineal simple y múltiple que relacionan SDEN con la intra-dependencia del tiempo anual y otros factores como la precipitación acumulada estacional, las temperaturas promedio de 7 días, la profundidad de la nieve (SD) y la elevación. Los resultados mostraron tasas de densificación similares sin mostrar un patrón espacial. La tasa de densificación para el conjunto de muestras manuales se fijó en 1,2 x 10-3 kg/L/día, muy similar al conjunto de medidas automáticas. Los resultados aumentan el conocimiento sobre SDEN en los Pirineos, aunque hay que tener en cuenta la alta variabilidad espacial encontrada. Finalmente, se estudian los efectos que el cambio climático puede tener en las inundaciones para un caso de estudio de una cuenca nival de la Cordillera Cantábrica. Usando diferentes modelos climáticos, considerando un escenario de emisiones de gases de efecto invernadero comparativamente altas (RCP8.5), con datos diarios de temperatura y precipitación entre los años 2007-2070, y comparando los resultados en términos relativos, se estiman el caudal y la variación del riesgo de inundación debido al cambio climático. En el caso concreto de Reinosa, el modelo climático MRI-CGCM3 muestra que el cambio climático provocará un aumento significativo de habitantes potenciales afectados y daños económicos por riesgo de inundaciones. / [CA] El canvi climàtic afectarà indubtablement els esdeveniments de neu ja que s'espera que la temperatura i la precipitació canvien en el futur. Les muntanyes espanyoles estan especialment afectades per aquesta situació, ja que l'emmagatzematge de neu es concentra en períodes molt concrets de l'any hidrològic i juga un paper molt important en la gestió dels recursos hídrics. En aquest estudi es fa una anàlisi del comportament dels fenòmens complexos relacionats amb la neu a les quatre principals regions muntanyoses d'Espanya en els propers 50 anys. El model hidrològic ASTER s'aplica utilitzant com a insum bàsic dades de temperatura i precipitació, estimades sota un escenari de canvi climàtic. Els resultats mostren diferents canvis en els cabals màxims i la mitjana esperada, depenent de la molt diferent magnitud i signe dels canvis en la precipitació. Es pot produir un augment dels episodis d'inundació com a conseqüència d'una relació complexa entre els canvis en les precipitacions i un augment de les intensitats màximes de desglaç que oscil¿len entre el 2,1% als Pirineus i el 7,4% a la Serralada. Cantàbrica. Tot i això, els patrons comuns es mostren en una menor duració de les reserves de massa de neu, que s'espera que ocórreguen 45 dies abans per a la Serralada Cantàbrica, i al voltant de 30 dies per a la resta de les regions muntanyoses estudiades. Els canvis observats també condueixen a una disminució preocupant de l'efecte regulador dels fenòmens relacionats amb la neu als rius espanyols, amb una disminució de l'acumulació mitjana de neu que oscil¿la entre un 28% per als Pirineus i Sierra Nevada i un 42% per al Sistema Central i la Serralada Cantàbrica. S'espera una disminució del cabal mitjà, que fluctua des del 2,4% als Pirineus fins al 7,3% a la Serralada Cantàbrica, augmentant únicament al Sistema Central un 4,0%, i cal desenvolupar noves mesures d'adaptació al canvi climàtic. D'altra banda, per tal d'aconseguir una estimació millor de l'Equivalent d'aigua de neu (SWE) utilitzant una xarxa meteorològica i de profunditat de neu (SD) econòmica i extensa que condueix a millorar el calibratge del model hidrològic ASTER, es proporcionen nous models de regressió de densitat de neu (SDEN). A partir del banc de dades més significatiu de densitat de neu (SDEN) als Pirineus espanyols, i sent una de les zones més importants i millor monitorizades del mon per a mostrejos manuals in situ i mesures automàtiques, s'avaluen models de regressió lineal simple i múltiple que relacionen SDEN amb intra-dependència del temps anual i altres factors com la precipitació acumulada estacional, les temperatures mitjana de 7 dies, la profunditat de la neu (SD) i l'elevació. La precipitació estacional acumulada va presentar una influència més dominant que la precipitació diària, sent usualment el segon factor determinant de SDEN més dominant, seguit per la temperatura. Les temperatures mitjanes van mostrar el millor ajustament a SDEN. Els resultats van mostrar taxes de densificació similars, sense mostrar un patró espacial. La taxa de densificació per al conjunt de mostres manuals es va fixar en 1,2 x 10-3 kg/L/dia, molt semblant al conjunt de mesures automàtiques. Els resultats augmenten el coneixement sobre SDEN als Pirineus, encara que cal tindre en compte l'alta variabilitat espacial trobada. Finalment, s'estudien els efectes que el canvi climàtic pot tindre en les inundacions per a un cas d'estudi d'una conca nival de la Serralada Cantàbrica. Usant diferents models climàtics, considerant un escenari d'emissions de gasos d'efecte hivernacle comparativament altes (RCP8.5), amb dades diàries de temperatura i precipitació dels anys 2007-2070, i comparant els resultats en termes relatius, la taxa de flux i la variació del ri / [EN] Climate change undoubtedly will affect snow events as temperature and precipitation are expected to change in the future. Spanish mountains are especially affected by that situation since snow storage is there focused on very specific periods of the hydrological year and plays a very important role in the management of water resources. In this study, an analysis of the behaviour of the complex snow-related phenomena in the four main mountain regions of Spain in the next 50 years is conducted. The ASTER hydrological model is applied using temperature and precipitation data as basic input, estimated under a climate change scenario. Results show different changes in the maximum and average expected flows, depending on the very different magnitude and sign of changes in precipitation. An increase of flooding episodes may occur as a result of a complex relationship between changes in precipitation and an increase in maximum snowmelt intensities that range from 2.1% in the Pyrenees to 7.4% in the Cantabrian Mountains. However, common patterns are shown in a shorter duration of the snow bulk reserves, expected to occur 45 days earlier for the Cantabrian Mountains and about 30 days for the rest of the studied mountain regions. Changes observed also lead to a concerning decrease in the regulatory effect of the snow-related phenomena in the Spanish rivers, with a decrease in the average snow accumulation that ranges from about 28% for the Pyrenees and Sierra Nevada to 42% for the Central System and the Cantabrian Mountains. A decrease in average flow is expected, fluctuating from 2.4% in the Pyrenees to 7.3% in Cantabrian Mountains, only increasing in the Central System by 4.0%, making all necessary to develop new adaptation measures to climate change. To achieve a better estimation of Snow Water Equivalent (SWE) using an economical and extensive snow depth (SD) and meteorological network that leads to improving the calibration of ASTER hydrological model, new snow density (SDEN) regression models are given in this work. Based on the most significant dataset of snow density (SDEN) in the Spanish Pyrenees for on-site manual samples and automatic measurements, as one of the most important and best-monitored areas in the world, single and multiple linear regression models are evaluated that relate SDEN with intra-annual time dependence and other drivers such as the seasonal accumulated precipitation, 7-day average temperatures, snow depth (SD) and elevation. The seasonal accumulated precipitation presented a more dominant influence than daily precipitation, usually the second most dominant SDEN driver, followed by temperature. Average temperatures showed the best fitting to SDEN. The results showed similar densification rates without showing a spatial pattern. The densification rate for the set of manual samples was 1.2 x 10-3 kg/L/day, very similar to the set of automatic measurements. The results increase knowledge on SDEN in the Pyrenees, although the high spatial variability that has been found must be regarded. Finally, climate change's effects on floods are studied in a case study of a snow basin in the Cantabrian Mountains. Using different climate models, regarding a scenario of comparatively high greenhouse gas emissions (RCP8.5), with daily temperature and precipitation data from the years 2007-2070, and comparing results in relative terms, flow rate and flood risk variation due to climate change are estimated. In the specific case of Reinosa, the MRI-CGCM3 climate model shows that climate change will cause a significant increase of potentially affected inhabitants and economic damage due to flood risk / Lastrada Marcén, JE. (2022). Study of the Climate Change Effect on the Snow Water Resources in the Spanish Mountains [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/188951 / Compendio