Laughing and humor in ancient Egyptian monasticism

The goal of this article is to analyze laughter and humor in the Egyptian monastic and ascetic movement in the 4th and 5th centuries with a special focus on solitary and non-humorous laughter. The article argues that laughter and humor were part of a strict emotional regime. It shows that several of the monastic stories include a laughter which is not humorous and where no one else laughed apart from the main character. This laughter was a means to show spiritual excellence and superiority. The other side of the emotional regime was that monastics were scolded for laughing and joking. There is a division between illegitimate laughter caused by humor and frequently connected to eroticism and a legitimate laughter of spiritual insight and authority. The article argues that non-humorous laughter should get more attention in contemporary research.acceptedVersio

Inferring Gene Expression Values In Causal Directed Acyclic Graphs Using Graph Neural Networks

Inferring gene expression values is helpful in determining important characteristics about an individual. Existing methods in gene expression inference mostly rely on linear meth- ods creating separate models for each gene. This thesis hypothesises that a graph neural network can be used to model interactions between genes, and serve as a universal ap- proximator for gene expression values. The research goals of this thesis are stated in the following four points. 1. Does prediction accuracy improve when also providing genome variation data in the dataset? 2. Can the graph feature autoencoder architecture be applied to predict missing gene expression values in a masked dataset? 3. Can a graph neural network be applied to predict missing gene expression values in a masked sample? 4. Can dataset gene expression values be extrapolated using only genome variation data? An experiment was set up to answer this list of questions. The results indicate that prediction accuracy does improve when providing genome data, and the graph feature au- toencoder architecture was applied successfully. This thesis was not able to create a graph neural network able to predict gene expression values in a masked sample. This thesis was not able to reliably extrapolate gene expression data using only genome variation data.Masteroppgave i informatikkINF399MAMN-PROGMAMN-IN

Interpretation of 3D Ground Penetrating Radar data in archaeology by applying seismic attributes

Ground Penetrating Radar (GPR) has emerged as a widely employed geophysical method in archaeological studies, with recent advancements leading to large-scale, high-resolution surveys. The processing techniques applied to GPR data bear significant correlation to those used in seismic analysis. In recent times, there has been a growing interest among archaeologists in employing seismic attributes for GPR interpretation. Seismic attributes have long been a staple in reservoir characterization within the field of seismic exploration. This study aims to encourage archaeologists to leverage these attributes for enhanced interpretation of archaeological structures using GPR data. To achieve this, the study delves into fundamental GPR principles, the process of data acquisition and processing, and an in-depth review of each attribute utilized in this thesis. Additionally, a systematic workflow is established to extract attributes and relevant information from GPR data, aiming to improve the interpretation of archaeological structures. Furthermore, the integration of seismic attributes with GPR data for archaeological analysis has shown promising potential. Leveraging insights from seismic methodologies, the variance-coherence based attribute displayed promising outcomes across all three archaeological structures. Additionally, other attributes and methods have shown promising results. These findings may serve as a valuable resource for future studies aiming to interpret archaeological features through GPR data, potentially enhancing the visualization and understanding of other structures investigated in this thesis.Masteroppgave i geovitenskapGEOV399MAMN-GEO

Putative effects of QTL on the development of cardiomyopathy syndrome (CMS) in natural infected Atlantic salmon (Salmo salar) in marine production

Masteroppgave i fiskehelseFISK399MAMN-FIS

Energy and entropy stable numerical methods with injected boundary conditions

I denne avhandlingen studerer vi de kompressible Navier-Stokes-likningene formulert med både adiabatiske veggrandvilkår og fjernfeltvilkår. Selv om det er ukjent om disse likningene er velformulerte er de av stor interesse, og de er mye brukt innen numerisk fluiddynamikk. Et resultat av Strang (1964) sier at for ikke-lineære problem diskretisert ved hjelp av en differansemetode som er lineærstabil, er denne metoden konvergent for glatte løsninger. Altså finnes det teori vi kan bruke i analysen av Navier-Stokes-likningene. Derfor studerer vi her teori for velformulerte lineære problem, og stabilitet for numeriske metoder. Dette gjøres både for de kompressible Navier-Stokes-likningene, men også for lineære partielle differensiallikninger som modellproblem. Videre utleder vi entropiestimat for de ikke-lineære Navier-Stokes-likningene, et estimat som virker som et kriterium for den svake løsningen vi leter etter; den skal i tillegg til likningene tilfredsstille termodynamikkens andre lov. Hovedfokuset ved dette arbeidet er stabil håndtering av de adiabatiske veggrandvilkårene og fjernfeltvilkår for Navier-Stokes-likningene. Vi beviser at heftelsesvilkåret (eng.: no- slip condition) kan bli implementert eksakt og fremdeles resultere i et entropiestimat når teknikken brukes i kombinasjon med delvissummasjonsoperatorer (SBP-operatorer) som har diagonale normmatriser og randmatriser. Vi introduserer også en ny metodikk for å sette fjernfeltvilkår, og beviser at den fører til et entropistabilt skjema for de kompressible Navier-Stokes-likningene. Teknikken er i tillegg lineært velformulert. Gjennom hele arbeidet bruker vi SBP-operatorer på grunn av deres gode stabilitetsegenskaper. Vi beviser også at en litt endret versjon av SBP-operatoren som tilnærmer den andrederiverte ved hjelp av endelig-volummetoden gitt av Chandrashekar (2016) er (svakt) konsistent, noe som gjør den egnet til å diskretisere de viskøse leddene i Navier-Stokes-likningene på ustrukturerte gitter.The compressible Navier-Stokes equation subject to both adiabatic wall boundary conditions and far-field boundary conditions are studied in this thesis. Although the well- posedness of these equations is generally unknown, they are of wide interest and are extensively used in computational fluid dynamics. A result by Strang (1964) states that if a non-linear problem is discretised using a difference method that is linearly stable, then this method is convergent for smooth solutions. That is, there exists theory we can use in the analysis of the Navier-Stokes equations. Thus, we study linear well-posedness and stability of numerical schemes both in the context of the compressible Navier-Stokes equations, but also linear partial differential equations as model problems. Furthermore, entropy estimates are derived for the fully non-linear Navier-Stokes equations, which pose as an admissibility criterion for the relevant weak solution we seek; it should additionally satisfy the second law of thermodynamics. The main focus of this work is the stable imposition of the adiabatic wall and far-field boundary conditions for the Navier-Stokes equations. In particular, we prove that the no-slip condition can be imposed strongly and still yield an entropy estimate when used in combination with diagonal-norm summation-by-parts (SBP) operators with diagonal boundary operators. Furthermore, we introduce a new methodology for setting far- field boundary conditions, and prove that it leads to an entropy stable scheme for the compressible Navier-Stokes equations. The procedure is additionally linearly well-posed. Throughout, we employ SBP operators due to their remarkable stability properties. We also prove that a slightly modified version of the finite-volume SBP approximation of the second-derivative given by Chandrashekar (2016) is (weakly) consistent, thus making it suitable for discretising the viscous terms of the Navier-Stokes equations on unstructured grids.Doktorgradsavhandlin

Atlantic water inflow into the Arctic Ocean: studies of pathways, transport and mixing processes using observations from ships and autonomous underwater vehicles

Nordishavet spiller en viktig rolle i det globale klimasystemet. Produksjon av kaldt vann med høy tetthet, samt frysing av sjøis i Arktis, bidrar til å drive den Atlantiske meridionale omveltningssirkulasjonen og kan påvirke atmosfærens sirkulasjonsmønstre så langt sør som til midlere breddegrader. Atlanterhavsvann som strømmer gjennom Framstredet og Barentshavet, inn i Arktis, regulerer både produksjonen av vann med høy tetthet og utstrekningen av sjøis. Dermed har Atlanterhavsvann en nøkkelrolle i Arktis og det globale klimasystemet som helhet. Denne studien beskriver innstrømningsveiene til Atlanterhavsvann, samt de underliggende mekanismene som styrer innstrømningen, prosessene for varmetap og blanding med de Arktiske vannmassene nord for Svalbard og i det nordvestlige Barentshavet. Data samlet inn ved hjelp av autonome undervannsfartøy (AUV-er) er sentrale i denne studien. Mer enn 15 000 hydrografiske profiler er samlet inn i løpet av fem tokt og elleve AUV-oppdrag mellom 2018 og 2022, og er presentert i form av fire artikler. Data er samlet inn som en del av prosjektet Arven etter Nansen. Ved bruk av observasjoner langs kontinentalskråningen nord for Svalbard, mellom 12°Ø og 24°Ø, beskriver vi hydrografisk struktur, volumtransport og sirkulasjonsmønstre til Atlanterhavsgrensestrømmen. Volumtransporten til grensestrømmen når et maksimum på 3.0 ± 0.2 Sv i oktober, men styrken til grensestrømmen er følsom for vindstress, og dobler volumtransporten sin på mindre enn en uke når gjennomsnittlig vindstress over regionen endrer seg. En tidligere ukjent bunnintensivert vannstrøm observeres å strømme parallelt med grensestrømmen mellom 1500 og 2000 meter dybdekonturene. Historiske data i regionen støtter tilstedeværelsen av den bunnintensiverte vannstrømmen. Oppfølgingsstudiene konsentrerte seg om det nordvestlige Barentshavet. Målrettede målinger ved bruk av AUV-er gir en stor forbedring i romlig og tidsmessig dekning av observasjoner. For å utnytte teknologien, spesielt ved målinger av turbulens, utforsket vi potensialet til en propelldrevet AUV. Vi utstyrte AUV-en med en turbulenspakke og rapporterer datakvaliteten, samt diskuterer begrensningene av dissipasjonsestimater fra skjærsensorene. Det propelldrevet AUV-oppdraget i Barentshavet, vinteren 2021, varte i 5 timer, og AUV-en hadde en typisk horisontal hastighet på 1.1 m/s. AUV-en ble programmert for å finne og krysse maksimal temperaturgradient på 10, 20 og 30 m dyp langs 4 km strekk. Selv om AUV-vibrasjonene, på grunn av propellen, forstyrrer målingene med skjærsensorene, filtreres støyen bort ved å fjerne vibrasjonsinduserte komponenter fra skjær-spekter ved bruk av akselerometersignal. Dissipasjonsestimatene fra AUV-en viser god overensstemmelse med nærliggende vertikale mikrostrukturprofiler fra skip, noe som indikerer at turbulensmålingene fra oppsettet er pålitelige for dette relativt turbulente miljøet. Sirkulasjonsveier, hydrografi og volumtransport av Atlanterhavsvann og Arktiske vann i det nordvestlige Barentshavet utforskes ved hjelp av data fra tre tokt og ni glideroppdrag gjennomført mellom 2019 og 2022, samt historiske data samlet mellom 1950 og 2009. Vi setter søkelys på utveksling og dynamikk på tvers av Polarfronten og nærliggende område. Observasjonene våre viser at 0.9 ± 0.1 Sv av Atlanterhavvann når Polarfront-regionen før vannet sprer seg langs flere forgreninger og til slutt dykker under Arktiske vannmasser. Mengden Atlanterhavsvann som lagres nord for Polarfronten kontrolleres av tetthetsforskjellen mellom Atlanterhavsvannet og det Arktiske vannet, og nådde et maksimum på 90-tallet da det Arktiske vannet nord for fronten var spesielt ferskt. I nyere tid (2019 til 2022) ble Atlanterhavsvannet som strømmer inn i Barentshavet opptil 0.1 g/kg ferskere sammenlignet med tidligere tiår. Dette førte til en økt temperaturgradient på tvers av Polarfronten og en redusert transport av varmt vann nordover på tvers av fronten. Ved bruk av data fra to tokt og fire glider-oppdrag, spesifikt samlet for å undersøke dynamikken og variabiliteten til Polarfronten, beskriver vi strukturen til fronten, dens variasjon og forekomsten av blanding av vannmasser. Vi observerer at varmt og salt Atlanterhavsvann trenger inn under kaldere og ferskere Arktisk vann, noe som setter opp en baroklin front og en geostrofisk strøm med hastigheter opp mot 25 cm/s. Den estimerte østlige transporten fra den geostrofiske strømmen er 0.3 ± 0.2 Sv. Korttidsvariasjoner i dypet, under øvre grenselag, skyldes tidevannsstrømmer og mesoskala virvler. Effektene av tidevannsstrømmer er hovedsakelig begrenset til bunnsjiktet, mens virvlene betydelig påvirker posisjonen til fronten og endrer helningen til tetthetslinjene og følgelig den tilgjengelige potensielle energien i fronten. Betydelig transformasjon av vannmasser observeres på tvers av fronten, noe som sannsynligvis skyldes virvelindusert blanding langs tetthetskonturene. Til tross for sesongendringer i de øvre grenselag på tvers av fronten (0-100 m), forble posisjonen til fronten under 100 m dybde relativt uforstyrret. Samlet sett har artiklene i denne avhandlingen bidratt til å øke vår kunnskap om innstrømmingen av Atlanterhavsvann i Nordishavet, dens veier og mekanismer som kontrollerer blandingen og distribusjonen av varme fra Atlanterhavsvannet til de omkringliggende Arktiske vannmassene. Dette arbeidet representerer et viktig skritt i retning av å forstå Atlanterhavsvannet sin innflytelse på Nordishavet, noe som er avgjørende for bærekraftig forvaltning og for å forutsi fremtiden til de Arktiske økosystemene.The Arctic Ocean plays an important role in the global climate system. Dense water production and sea ice freezing in the Arctic contribute to the functioning of the Atlantic Meridional Overturning Circulation and can affect atmospheric circulation patterns as far south as mid-latitudes. The Atlantic Water (AW) inflow through Fram Strait and Barents Sea into the Arctic Ocean regulates both the dense water production and the sea-ice extent, thus has a key role in the Arctic Ocean and the global climate system. The transport of AW into the Arctic is the major heat and salt source to the Arctic Ocean and influences the onset of freezing and the functioning of marine ecosystems. This research contributes to the understanding of the inflow of AW into the Arctic Ocean through Fram Strait and the Barents Sea. The study describes the pathways of the AW inflow, as well as the underlying mechanisms controlling the inflow, processes of heat loss, and mixing with the surrounding waters north of Svalbard and in the northwestern Barents Sea. Essential to this study is data collected by means of autonomous underwater vehicles (AUVs) in challenging Arctic conditions. Data collected from five scientific cruises and 11 AUV missions between 2018 and 2022, resulting in more than 15,000 hydrographic profiles, are collated and presented in the form of four research papers. All data are collected as part of the Nansen Legacy project. Using detailed observations in the region along the continental slope north of Svalbard between 12°E and 24°E, we describe the hydrographic structure, volume transport, and circulation patterns of the warm AW boundary current. The AW volume transport reaches a maximum of 3.0 ± 0.2 Sv in October, with an intraseasonal variability of 1 Sv. The strength of the AW boundary current is sensitive to the wind stress curl, doubling its volume transport in less than a week when the wind stress curl averaged over the region transitioned from strongly negative to strongly positive values. A previously unknown, deep bottom-intensified current is observed to flow parallel to the boundary current, between the 1,500 and 2,000 m isobaths. Historical data in the region support the presence of the bottom-intensified current. The follow-up studies concentrated on the northwestern Barents Sea. Targeted measurements from AUVs offer a step change in the spatial and temporal coverage of observations. To exploit the technology, particularly for turbulence measurements, we explored the potential of a thruster-propelled AUV. We instrumented the AUV with a turbulence sensor package, and using this novel setup, we report on the data quality and discuss the limitations of turbulence dissipation rate estimates from shear probes. The AUV mission in the Barents Sea in winter lasted for 5 h, operating at a typical horizontal speed of 1.1 m/s. The AUV was programmed to find and cross the maximum along-path thermal gradient at 10, 20 and 30 m depths along 4 km transects. Although the AUV vibrations contaminate the shear probe records, the noise is mitigated by removing vibration-induced components from shear spectra using the accelerometer signal. Dissipation estimates from the AUV show good agreement with nearby vertical microstructure profiles obtained from ship, indicating that the turbulence measurements from the AUV are reliable for this relatively turbulent environment. Circulation pathways, hydrography and volume transports of Atlantic- and Arctic-origin waters on the northwestern Barents Sea are explored using data from three cruises and nine glider missions conducted between 2019 and 2022, as well as historical data collected between 1950 and 2009. In particular, we focus on the exchange and dynamics across the thermohaline polar front (PF) region. Our observations show that 0.9 ± 0.1 Sv of Atlantic-origin water reaches the PF region before splitting into several branches and eventually subducting beneath Polar Water (PW). The amount of Atlantic-origin water stored in the basin north of the PF is controlled by the density difference between AW and PW, and reached a maximum in the 90s when PW was particularly fresh. In the recent period from 2019 to 2022, the inflow of AW into the Barents Sea freshened by up to 0.1 g/kg compared to previous decades. This led to an increased temperature gradient across the PF and a reduced poleward transport of warm water. Using data targeted to resolve the dynamics and variability of the PF, we describe the structure of the front, its variability and associated mixing. Ocean stratification, currents, and turbulence data were obtained during seven ship transects across the PF near 77°N, 30°E in fall and winter conditions. These transects are complemented by nine glider missions using ocean gliders, one of which was equipped with microstructure sensors to measure turbulence. Across the front, we observe warm and salty AW intruding below the colder and fresher PW, setting up a baroclinic front and geostrophic currents reaching 25 cm/s, with estimated eastward transport of 0.3 ± 0.2 Sv. Short-term variability below the surface mixed layer arises from tidal currents and mesoscale eddies. While the effects of tidal currents are mainly confined to the bottom boundary layer, eddies induce significant shifts in the position of the front, and alter the isopycnal slopes and the available potential energy of the front. Substantial water mass transformation is observed across the front, likely a result of eddy-driven isopycnal mixing. Despite the seasonal changes in the upper layers of the front (0–100 m) influenced by atmospheric forcing, sea ice formation, and brine rejection, the position of the front beneath 100 m depth remained relatively unperturbed. Collectively, the papers in this thesis have advanced our knowledge about the AW inflow into the Arctic Ocean, its pathways and mechanisms controlling the mixing and distribution of heat from AW to the surrounding Arctic waters. This work represents an important step towards comprehending the influence of AW on the Arctic Ocean, essential for sustainable management and predicting the future of Arctic marine ecosystems.Doktorgradsavhandlin

Optimization of software for modeling acoustic monitoring systems

Masteroppgave i informatikkINF399MAMN-PROGMAMN-IN

Deciphering Spatio-Temporal Variations in the Auroral Ionosphere using Magnetometer Data

Den polare ionosfæren er et dynamisk plasma-miljø dominert av koblingen mellom solvinden og jordens magnetosfære. Nordlyset, plasma-bevegelsen og elektriske strømmer i ionosfæren er skalert og drevet av dagsidekoblingen og de hyppige, kortvarige eksplosive hendelsene på nattsiden kjent som substormer. Historisk har de elektriske strømmene i den polare ionosfæren blitt forstått gjennom forstyrrelser i det magnetiske feltet målt på bakken, og den generelle nordlysaktiviteten har vanligvis blitt forstått ved styrken på denne forstyrrelsen. Fysikkens lover begrenser anvendelsen av bakkebaserte magnetometre for studier av de ionosfæriske elektriske strømmene. Magnetfeltforstyrrelsene under laget av elektriske strømmer representerer bare en del av den horisontale elektriske strømmen i ionosfæren, vanligvis kalt electrojet. Romalderen har gitt målinger av magnetfeltet over dette laget av horisontale elektriske strømmer. Gjennom disse målingene kan vi estimere de elektriske strømmene som flyter langs magnetfeltlinjene, kalt Birkelandstrømmer, og den gjenværende horisontale strømmen. Arbeidet i denne avhandlingen fokuserer på å utvikle teknikker som kombinerer magnetfeltmålinger til et fullstendig bilde av de elektriske strømmene i ionosfæren. I Artikkel I kombinerer vi målinger fra bakkebaserte magnetometre i Fennoskandia for å estimere electrojeten og den tidsderiverte av det magnetiske feltet på en robust og rutinemessig måte langs en meridian der estimatene anses som mest nøyaktige. Vi bruker en teknikk som ble utviklet for NASA EZIE-misjonen, som vil bli skutt opp i verdensrommet i nær fremtid, og gjøre fjernmålinger av electrojeten ved hjelp av Zeemaneffekten. Denne studien genererer et unikt datasett av disse størrelsene mellom 2000 og 2020 tilgjengelig for det vitenskapelige samfunnet. I denne første artikkelen er vårt hovedfokus på statistikken til datasettet. Vi begynner med å validere det gjennom sammenligning med en empirisk modell. Viktigere er det at vi utforsker avhengighetene av lokaltid, breddegrad og solaktivitet av store tidsvariasjoner i det radielle magnetfeltet, som før denne studien hadde fått lite oppmerksomhet. Store tidsvariasjoner i magnetfeltet på bakken er et viktig aspekt av romvær ettersom de kan føre til skade og ødeleggelse av moderne infrastruktur, som strømnett. I Artikkel II fortsetter vi med datasettet produsert i Artikkel I, denne gangen med fokus på elektrojetstrømmene vi har estimert. Artikkel II er i stor grad motivert av behovet for en global bestemmelse av nordlysovalen, som historisk og i nyere tid har vist seg å være utfordrende. Vi utvikler en rutine for å bestemme egenskapene til electrojetstrømmene, som deres breddegradsutstrekning og deres totale strømstyrke. Ved bruk av breddegradsgrensene for electrojetene utforsker vi samlokaliseringen av nordlysovalen med electrojetten. Spesielt bygger vi opp et statistisk bilde i lokaltid og breddegrad som kombinerer electrojetgrenser, målinger av partikkelnedbør og nordlysgrenser bestemt fra satellittbilder. Vi konkluderer med at det er klare sammenhengenger mellom nord-lyovalen og electrojetgrensene. Artikkel II skaper grunnlag for fremtidig arbeid med å estimere den globale electrojeten og dermed en global electrojetgrense. En slik estimering vil være verdifull for å forbedre den statistiske sammenligningen med nordlysbilder og bestemme en nordlysoval-proxy fra electrojetgrenser. I Artikkel III utvikler vi en robust og konsistent metodikk for å direkte estimere den fullstendige ionosfæriske delen av substorm-strømkilen (substorm current wedge, SCW) ved bruk av magnetometre på bakken og ombord på Iridium- satellittkonstellasjonen. Tidligere studier har hovedsakelig undersøkt dette strømsystemet kun ved bruk av bakkebaserte magnetometre. Dette er problematisk ettersom det å avlede hele strømsystemet krever urealistiske antagelser om ledningsevnen i ionosfæren. Vi undersøker dannelsen, utviklingen og strukturen til SCW så langt som målingene tillater. Vi estimerer også SCW ved bruk av bare bakkebaserte magnetometre, og finner tydelige forskjeller sammenlignet med SCW estimert fra en kombinasjon av rom- og bakkebaserte magnetometre. Denne sammenligningsanalysen viser at rundt begynnelsen av en substorm er ledningsevneantakelsene ugyldige og SCW-strukturen kan ikke utledes utelukkende fra bakkebaserte magnetometre. Videre demonstrerer vi at intensiveringen av electrojeten kan skje uten dannelsen av SCW på grunn av endringer i ledningsevnen til den polare ionosfæren assosiert med kraftig nordlys. Disse resultatene kan ha implikasjoner for NASA EZIE-satellittene, som vil måle magnetfeltforstyrrelser fra et område rett under ionosfæren.The auroral ionosphere is a dynamic plasma environment dominated by the coupling of the solar wind plasma and magnetic field with the Earth’s magnetosphere. The auroral displays, plasma motion and electric currents in the ionosphere are scaled and driven by the dayside coupling and the frequent transient explosive events on the nightside known as substorms. Historically, the electric currents in the polar ionosphere have been understood by the deflection of the magnetic field measured on the ground, and the overall auroral activity has typically been understood by the strength of this deflection. However, physics constrains the application of ground magnetometers for the study of the ionospheric electric currents. The magnetic field deflection underneath the layer of electric currents represents only a portion of the horizontal electric current in the ionosphere, typically referred to as the auroral electrojet. The advent of the space age has introduced magnetic field measurements above this layer of horizontal electric currents. Through these measurements, we can estimate the electric currents flowing along the magnetic field lines, called Birkeland currents, and the remaining horizontal current. The work that makes up this thesis focuses on developing techniques that combine magnetic field measurements into a full picture of the ionospheric electric currents. In Paper I, we begin with combining measurements from ground magnetometers in Fennoscandia to robustly and routinely estimate the auroral electrojet current and the temporal derivatives of the magnetic field along a 1D slice where the estimations are considered most accurate. We use a technique that was developed for the NASA EZIE mission, that will be launched in the near future, and make remote measurements of the electrojet using the Zeeman effect. This study provides a unique dataset of these quantities between 2000 and 2020 to the scientific community. In this first paper, our primary focus is on the statistics of the dataset. We begin by validating it through comparison with an empirical model. More importantly, we explore the dependencies on local time, latitude and solar activity of large temporal derivatives in the radial magnetic field, which, prior to this study, had seen little attention. Large temporal derivatives in the magnetic field on ground have significant implications in terms of space weather as they can lead to the damage and destruction of modern infrastructure, such as power grids. In Paper II, we continue with the dataset produced in Paper I, this time focusing on the electrojet currents we have estimated. Paper II is largely motivated by the necessity, for the field of space physics, of a global determination of the auroral oval, which has historically and in recent times presented a significant challenge. We design a routine to extract the properties of the electrojet currents such as their latitudinal extent and their total current strength. Using the latitudinal limits of the electrojets, we explore the collocation of the auroral oval with the electrojet. In particular, we build up a statistical picture in local time and latitude combining electrojet boundaries, measurements of auroral precipitating particles and auroral oval boundaries determined from satellite images. We conclude that there are clear trends between the auroral oval and the electrojet boundaries. Paper II motivates future work of estimating the global electrojet current and thus a global electrojet boundary. Such estimation is valuable for improving the statistical comparison with auroral imagery and determining an auroral oval proxy from electrojet boundaries. In Paper III, we develop a robust and consistent methodology to directly estimate the full ionospheric portion of the substorm current wedge (SCW) using magnetometers on ground and on board the Iridium constellation of satellites. In contrast, previous studies have investigated this current system using only ground-based magnetometers. This is problematic as inferring the whole current system requires making the unrealistic assumption that gradients in the conductivity of the polar ionosphere in the region of the SCW are small. We investigate the formation, evolution and structure of the SCW to the extent permitted by the measurements. We also estimate the SCW using only ground magnetometers and make those strict assumptions about the conductivity, finding clear differences compared to the current wedge estimated from a combination of space and ground magnetometers. This comparison analysis shows that around the onset of a substorm the conductivity assumptions are invalid and the SCW structure cannot be inferred solely from ground-based magnetometers. Furthermore, we demonstrate that the intensification of the electrojet current, that is often used to infer the formation of the SCW, can occur without the formation of the SCW due to changes in the conductivity of the polar ionosphere associated with intense aurora. These results may have implications for the NASA EZIE mission, which will measure magnetic field perturbations that are located just beneath the ionosphere.Doktorgradsavhandlin

Resource Scheduling - Evaluating Solving Using Satisfiability Modulo Theory

Masteroppgåve i Programvareutvikling samarbeid med HVLPROG399MAMN-PRO

Cognitive impairment as a predictor of outcomes in SUD rehabilitation

Bakgrunn: Gjentatte studier har vist at forekomsten av svekket kognitiv fungering blant pasienter med rusmiddellidelser er høy og assosiert med svakere behandlingsutfall i rusbehandling. Identifisering av svekket kognitiv fungering kan være avgjørende for å tilpasse behandlingen til denne pasientgruppen. Klinikere benytter oftest korte screeninginstrumenter som måler brede kognitive domener for å identifisere svekket kognitiv fungering. Imidlertid er den økologiske validiteten til disse instrumentene med henblikk på å kunne predikere langsiktig klinisk relevante behandlingsutfall ikke godt etablert. Dette PhD-prosjektet undersøker forekomsten av kognitive vansker definert ved vanlige korte kartleggingsinstrumenter. Prosjektet undersøker og disse instrumentenes evne til å predikere langsiktig rusmiddelinntak og psykologisk lidelsestrykk blant pasienter med rusmiddellidelse som bruker multiple rusmidler (pSUD). Videre undersøkes karakteristika til pasienter med pSUD og samtidig borderline intellektuell fungering (BIF). Mål: Artikkel I. Å undersøke prevalens av samt demografiske og kliniske karakteristika til pasienter med pSUD og samtidig BIF. Artikkel II. Å undersøke hvor godt resultater fra vanlige kognitive screeninginstrumenter kan predikere langtids rusmiddelinntak blant pasienter med pSUD Artikkel III. Å undersøke hvor godt resultater fra vanlige kognitive screeningsinstrumenter kan predikere langtids psykisk lidelsestrykk samt interaksjon mellom rusmiddelbruk, kognitive vansker og psykisk lidelsestrykk blant pasienter med pSUD Metode: Prosjektet benytter et prospektivt longitudinelt design. Totalt 208 pasienter med rusmiddellidelse ble rekruttert ved bekvemmelighet fra 10 poliklinikker og døgnenheter ved tverrfaglig spesialisert rusbehandling i Stavanger Universitetssykehus sitt opptaksområde. Utvalget av pasienter med pSUD utgjorde 164 deltakere. Svekket kognitiv fungering ble utledet fra Wechsler Abbreviated Scale of Intelligence (WASI), Montreal Cognitive Assessment® (MoCA®), og Behaviour Rating Inventory of Executive Function – Adult version (BRIEF-A). Psykisk lidelsestrykk ble utledet fra Symptom Checklist 90-Revised (SCL-90-R), og rusmiddelinntak ble utledet fra Drug Use Identification Test – Consumption items (DUDIT-C). Vi gjennomførte frekvensanalyse for å fastslå prevalensrate til svekket kognitiv fungering i henhold til de ulike kognitive screeninginstrumentene og beskrev forskjeller i karakteristika mellom BIF og ikke-BIF gruppene. Vi gjennomførte logistisk regresjonsanalyse for å undersøke den prediktive verdien til de ulike kognitive screeninginstrumentene med rusmiddelinntak og psykologisk lidelsetrykkved ett- og femårs oppfølging som avhengig variabel. Resultat: Prevalensrate for svekket kognitiv fungering: I Artikkel I fant vi en BIF prevalensrate på 13.6%. Kun én deltaker skåret i IQ-området til psykisk utviklingshemming (IQ50–70). I Artikkel II og Artikkel III identifiserte vi prevalensrate av svekket kognitiv fungering utledet ved MoCA® og BRIEF-A på henholdsvis 33% og 60%. BIF karakteristika: I Artikkel I fant vi at deltakere med BIF hadde forhøyet selvrapportert psykisk lidelsestrykk sammenliknet med deltakere uten BIF mens andre forskjeller ikke ble funnet. En post hoc regresjonsanalyse som kontrollerte for mulige konfunderende variabler bekreftet den uavhengige assosiasjonen mellom psykisk lidelsestrykk og BIF. Prediksjon av rusmiddelbruk: I Artikkel II fant vi ingen assosiasjon mellom resultater fra WASI, MoCA® og BRIEF-A og rusmiddelinntak ved år en og fem ut over MoCA® og kontinuerlige DUDIT-C skårer ved år en. WASI, MoCA® and BRIEF-A predikerte ikke avhold fra eller omfattende rusmiddelbruk ett og fem år etter behandlingsoppstart. Prediksjon av psykisk lidelsestrykk: I Artikkel III var svekket kognitiv fungering utledet ved MoCA® en signifikant uavhengig prediktor for langsiktig psykisk lidelsestrykk også etter at effekten av psykisk lidelsestrykk ved inklusjonstidspunktet var kontrollert for. Imidlertid mistet svekket kognitiv fungering utledet fra BRIEF-A statistisk signifikans som prediktor for psykisk lidelsestrykk ved senere målepunkter etter at effekten av psykisk lidelsestrykk ved inklusjonstidspunktet var kontrollert for. Forholdet mellom WASI og psykisk lidelsestrykk var uklart da det ikke fremkom et klart prediksjonsmønster. Sammenliknet med psykisk lidelsestrykk målt ved inklusjonstidspunktet og rusmiddelbruk ved ett- og femårs oppfølging, viste de kognitive instrumentene begrenset forklaringsverdi for langsiktig psykisk lidelsestrykk. Konklusjon: Resultatene i dette PhD-prosjektet indikerer at svekket kognitiv fungering inkludert BIF kan være overrepresentert blant pasienter i rusbehandling. Imidlertid fremstår nytteverdien til WASI, MoCA® and BRIEF-A for å predikere langsiktig rusmiddelbruk og psykisk lidelsestrykk i en klinisk kontekst begrenset. Prosjektet understreker behovet for å utvikle nevrovitenskaplig informerte, hensiktsmessige og økologisk valide utredningsprosedyrer som kan identifisere svekket kognitiv fungering blant pasienter med rusmiddellidelse.Background: Research has repeatedly demonstrated that cognitive impairment among patients with substance use disorder (SUD) is high and associated with poorer SUD treatment outcomes. Identifying cognitive impairment may be pivotal in tailoring the delivery of treatment for this patient cohort. Clinicians typically rely on short screening instruments measuring broad cognitive domains for the identification of cognitive impairment. However, the ecological validity for such instruments in terms of predicting long-term clinically relevant outcomes in patients with an SUD is not well established. This PhD project examines the prevalence rates of cognitive impairment derived from frequently used short assessment instruments. It also assesses these instruments’ ability to predict long-term substance use and psychological distress among patients with polysubstance use disorder (pSUD). Additionally, it examines the characteristics of patients with pSUD with coocurring borderline intellectual impairment (BIF). Aims: Paper I. To examine the prevalence rate and demographic and clinical features of patients with a pSUD and cooccurring BIF. Paper II. To investigate the predictive value of measures from common cognitive screening instruments on long-term substance use among patients with pSUD. Paper III. To investigate the predictive value of measures from common cognitive screening instruments on long-term psychological distress and interactions between substance use, cognitive impairment and psychological distress among patients with pSUD. Method: The project featured a prospective longitudinal cohort design. A total of 208 patients with SUD were recruited at convenience across 10 outpatient and residential enrolment sites within the specialized SUD treatment services in the Stavanger University Hospital catchment area. The sample of patients with pSUD comprised 164 participants. Cognitive impairment was measured with the Wechsler Abbreviated Scale of Intelligence (WASI), the Montreal Cognitive Assessment® (MoCA®), and the Behaviour Rating Inventory of Executive Function – Adult version (BRIEF-A). Psychological distress was measured by the Symptom Checklist 90-Revised (SCL-90-R), and substance use was measured by the Drug Use Identification Test – Consumption items (DUDIT-C). We conducted frequency analysis to establish prevalence rates of cognitive impairments according to the specific cognitive screening instruments and described differences in characteristics between the BIF and non-BIF groups. We performed logistic regression analyses to examine the predictive value of the specific cognitive screening instruments with substance use and psychological distress at the one- and five-year follow-ups as the dependent variables. Results: Prevalence rates of cognitive impairment: In Paper I we found a prevalence rate of BIF of 13.6%. Only one participant scored within the IQ range of intellectual disability (IQ 50–70). In Paper II, we identified MoCA® and BRIEF-A derived cognitive impairment prevalence rates of 33% and 60%, respectively. Characteristics of BIF: In Paper I, we found that participants with BIF displayed an elevated level of self-reported psychological distress compared to those without BIF, while other disparities were not observed. A post hoc regression analysis, controlling for possible confounders, confirmed the independent association between psychological distress and BIF. Prediction of substance use: In Paper II, we found no association between results from WASI, MoCA® and BRIEF-A, and substance use outcomes one or five years after treatment initiation except for MoCA® and continuous DUDIT-C scores at year one. The WASI, MoCA® and BRIEF-A did not predict abstinence or heavy substance use one and five years after treatment initiation. Prediction of psychological distress: In Paper III, MoCA® defined cognitive impairment proved to be a significant independent predictor of long-term psychological distress even after controlling for the effect of psychological distress at treatment initiation. However, BRIEF-A defined cognitive impairment lost statistical significance as a predictor of psychological distress at follow-ups when the effect of baseline psychological effect was controlled for. The relationship between WASI and psychological distress was equivocal, as it did not show a clear prediction pattern. When compared to baseline distress and substance use at one- and five-year follow ups, the cognitive instruments exhibited limited explanatory power for long-term psychological distress. Conclusion: The results in this PhD project indicate that there may be an overrepresentation of cognitive impairments, including BIF, among patients in SUD treatment. However, the utility of the WASI, MoCA® and BRIEF-A to predict long-term substance use and psychological distress in a clinical context appears to be limited. The project highlights the need to develop neuroscience-informed, viable and ecologically valid assessment procedures that can identify cognitive impairment in SUD populations.Doktorgradsavhandlin