Тривимірне моделювання передбачить поширення повеней

Вчені з дослідницького центру IFC (Iowa Flood Center) Університету штату Айова розробили методику 3D-симуляції повеней. Технологія допоможе краще передбачати поширення і можливі наслідки потопів. Про розробку дослідників розповідає сайт Національної лабораторії Ок-Рідж.

Переповнення річок у східній частині американського штату Айова в 2008 році призвело до однієї з найбідніших повеней в історії країни: постраждали близько 40000 осіб, а усунення наслідків потопу обійшлося уряду штату в 10 мільярдів доларів. Після цього, дослідницький центр IFC (Iowa Flood Center), підрозділ Університету штату Айова, був оголошений першою державною організацією, що займається дослідженнями в області поширення повеней.

Один з найефективніших способів мінімізації наслідків цього природного явища - комп'ютерне моделювання поширення можливої повені на підставі вже відомих даних (протяжності і глибині найближчих річок, геологічній характеристиці території і прогнозу кліматичних змін). За допомогою такої методики можна не тільки оцінити можливу шкоду, а й запобігти їй: наприклад, зміцнити існуючі або побудувати нові дамби. В даний час для оцінки поширення потопу і його можливих наслідків використовується 1D- і 2D-моделювання. Однак, таке моделювання часто не дуже точно пророкує такі параметри поширення повені, як час, за який рівень води досягне критичної позначки, і зміни в напрямку потоку.

Дослідники з IFC розробили методику використання 3D-моделювання для оцінки поширення і можливих наслідків потопів. За допомогою суперкомп'ютера Titan, що знаходиться в дослідницькому центрі Ок-Рідж, вони провели тривимірну симуляцію прориву двох дамб на річках на території штату Айова: Сейлорвілл і Коралвілл. Симуляція була проведена з використанням рівняння опису турбулентних течій, також відомого як рівняння Рейнольдса. Використовуючи таку 3D-симуляцію, вчені змогли змоделювати поширення повені на прилеглій території озер.

Крім того, симуляція показала, що 2D-моделі можуть недооцінювати швидкість поширення хвиль і час, за який їх висота досягне максимальної точки, що є великим недоліком такого методу.

Незважаючи на те, що використання суперкомп'ютерів для оцінки наслідків природних катастроф не поширене в силу своєї витратності, вчені сподіваються, що отримані ними дані зможуть допомогти поліпшити вже існуючі технології моделювання повеней.

Про те, як геологи використовували комп'ютерне моделювання, щоб оцінити наслідки вибуху Єллоустонського супервулкана, ви можете прочитати в нашій замітці.