Dokąd prądy poniosą

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Po uzyskaniu wiadomości o zatonięciu lub zaginięciu statku zespoły poszukiwawczo-ratownicze często sięgają do modeli komputerowych, które podpowiadają, gdzie szukać rozbitków. Dane zbierane przez satelity i stacje brzegowe pozwalają wyznaczyć przypuszczalną trasę dryfu obiektów na wodzie i przewidzieć ich najbardziej prawdopodobne położenie. Jeżeli pierwsza faza poszukiwań nie zakończy się sukcesem, wykorzystuje się zebrane w jej trakcie dane, aby zaktualizować przewidywania.

Niedawno zespół matematyków opracował nowy algorytm do przewidywania położenia dryfujących obiektów w ciągu pierwszych trzech godzin poszukiwań. Zamiast jednak wyznaczać tor ruchu rozbitka, narzędzie wyszukuje pewne obszary na powierzchni morza, nazywane przejściowymi profilami przyciągania (TRAP – transient attracting profile), w których na skutek wspólnego działania prądów morskich i fal gromadzą się obiekty unoszące się na powierzchni. W przyszłych akcjach poszukiwawczo-ratunkowych wyznaczenie tych nieznanych „atraktorów” będzie kluczowe dla ocalenia życia rozbitków.

Pod względem matematycznym ruch wody morskiej jest opisywany przez pole prędkości, czyli wartość i kierunek prędkości wody w każdym punkcie powierzchni. Nowy algorytm, który został opisany w maju (2020) w „Nature Communications”, wykorzystuje dane o falowaniu oceanu i prognozy, wyszukując strefy, w których przyciąganie co najmniej o 30% przekracza wartość średnią. Obszary przyciągania nie są bezpośrednio widoczne na wodzie, ale można je nanieść na mapę w postaci krzywych długości od 100 do 1000 m. Kiedy warunki na morzu ulegają zmianie, również atraktory się przemieszczają. Dzieje się to jednak tak wolno, że zgromadzone w nich obiekty podążają za atraktorem, podobnie jak znajdujące się na stole przedmioty z żelaza są przeciągane przez magnes przesuwany powoli pod blatem.

Zespół, którym kierował Mattia Serra z Harvard University, przeprowadził testy w warunkach naturalnych, wrzucając manekiny do wzburzonej wody na południe od wyspy Martha’s Vineyard u wybrzeży Massachusetts. Każdy manekin poruszał się po innej trajektorii, ale „wszystkie trafiły do tej samej strefy TRAP, zgodnie z przewidywaniami algorytmu”, podkreśla Serra. Pierwsze testy przeprowadzono na wodach przybrzeżnych, ale ten sam model matematyczny przewiduje, że strefy TRAP występują również na pełnym morzu.

Lawrence Stone, badacz w firmie konsultingowej Metron i główny autor standardowego protokołu poszukiwawczo-ratunkowego U.S. Coast Guard, uważa, że uzyskane „wyniki są ponad wszelką wątpliwość fascynujące i budzą podziw”. Badania te „idealnie pasują do realizowanych przez nas zadań, a tu mamy solidną pracę naukową, która potwierdza ich skuteczność”, podkreśla Stone, który nie uczestniczył w projekcie. „Postaramy się to wdrożyć.”

Stone podkreśla, że narzędzie do odnajdywania obszarów przyciągania nie zastąpi używanych modeli, ale stanie się ich uzupełnieniem. Coast Guard pracuje już nad integracją modelu z używanymi mapami predykcyjnymi. Z kolei Serra i jego zespół chcieliby uwzględnić w modelu parametry takie, jak siła wiatru i właściwości związane z pływalnością obiektów, aby zwiększyć jego precyzję.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.