Новое понимание прибрежных потоков, полученное международной исследовательской группой под руководством Джорджа Халлера, профессора нелинейной динамики в ETH Zurich, обещает улучшить методы поиска и спасания, используемые в настоящее время. Используя инструменты из теории динамических систем и данных об океане, команда разработала алгоритм, позволяющий предсказать, где будут дрейфовать объекты и люди, плавающие в воде. «Наша работа имеет явный потенциал для спасения жизней», – говорит Маттиа Серра, бывший доктор философии.D. студент ETH, а теперь аспирант в Гарварде, который является первым автором исследования, недавно опубликованного в Nature Communications.
Скрытые ловушки приводят к пропавшим без вести
В сегодняшних спасательных операциях на море сложные модели динамики океана и прогноза погоды используются для прогнозирования траектории дрейфующих объектов.
Однако для быстро меняющихся прибрежных вод такие прогнозы часто неточны из-за неопределенных параметров и отсутствия данных. В результате поиск может быть запущен не в том месте, что приведет к потере драгоценного времени.
Исследовательская группа Халлера получила математические результаты, предсказывающие, что объекты, плавающие на поверхности океана, должны собираться вдоль нескольких специальных кривых, которые они называют TRansient Attract Profiles (TRAPs).
Эти кривые невидимы невооруженным глазом, но могут быть извлечены и отслежены из мгновенных данных о течении поверхности океана с использованием последних математических методов, разработанных командой ETH. Это позволяет быстро и точно планировать пути поиска, которые менее чувствительны к неопределенностям времени и места аварии.
Новый инструмент для спасателей
В сотрудничестве с командой отдела машиностроения Массачусетского технологического института, группой Океанографического института Вудс-Хоул и береговой охраной США команда ETH протестировала свой новый алгоритм поиска на основе TRAP в двух отдельных океанских экспериментах возле Виноградника Марты, недалеко от севера. восточное побережье США. Работая с теми же данными в реальном времени, что и Береговая охрана, команда успешно выявила ловушки в регионе в режиме реального времени. Они обнаружили, что буи и манекены, брошенные в воду, действительно быстро собирались вдоль этих эволюционирующих кривых. «Из нескольких конкурирующих подходов, протестированных в этом проекте, это был единственный алгоритм, который стабильно работал на месте», – говорит Халлер.
«Наши результаты получаются быстро, легко интерпретируются и дешево внедряются», – отмечает Серра. Он добавляет, что разработанный ими метод также может прогнозировать развитие нефтяных разливов.
Следующий план исследовательской группы – протестировать свой новый инструмент прогнозирования и в других регионах океана. Как подчеркивает Халлер: «Мы надеемся, что этот метод станет стандартной частью инструментария береговой охраны во всем мире."