Slidžios Purvo Slidžių Taisyklės

{h1}

Matematikas e. Bruce'as pitmanas siekia įprasminti purvo šlakus ir kitų šiukšlių srautus per taikomąją matematiką.

Šis straipsnis už scenų buvo pateiktas „WordsSideKick.com“ bendradarbiaujant su Nacionaliniu mokslo fondu.

Purvasaugiai. Nuošliaužos. Teka vulkaninės kilmės šiukšlės. Lavinos. Krentančios uolos...

Jie gali palaidoti ir sunaikinti namus, kelius ir net miestelius, apie tai mažai įspėdami arba be jokio įspėjimo. Neseniai turėjome dramatiškų priminimų apie šių rūšių stichinių nelaimių nenuspėjamumą ir kintamumą: purvo šlaitas Oso mieste (Wash.), Kuriame žuvo 41 žmogus, lavina Mt. Everestas, kuris nužudė 13 patyrusių šerpų, ir nemirtinas, tačiau griaunantis gana lėtai vykstantis nuošliaužas, įvykęs balandžio viduryje Džeksone, Vajominge.

Nors senovės Pompėja yra tik vienas dramatiškas, istorinis Motinos Gamtos staigmenos priminimas, tai, kas jau seniai atrodė nepaprastai apskaičiuojama, tampa... gerai, apskaičiuojama.

Suaugusieji gali prisiminti paprastas matematikos istorijos problemas iš pradinės mokyklos, pavyzdžiui, „Jei lavinos srautas juda 50 metrų per sekundę greičiu, kiek laiko prireiks nuryti kaimą, esantį 30 kilometrų atstumu?“ Deja, geologams ir kitiems, tiriantiems purvo nuošliaužas, nuošliaužas, vulkaninių šiukšlių srautus, lavinas ir uolienų kritimus, duomenys pateikia sprendimą toli gražu ne paprastoje algebroje.

Galų gale, molinės, vulkaninės ir snieguotos medžiagos - visos jos gali greitai judėti nuokalnėje - tai daro skirtingu greičiu, priklausomai nuo jų sudėties, geologinių ypatybių, per kurias jos teka, ir oro sąlygų. Nors gali būti sudėtinga modeliuoti uolienų, ledo, lavos ir vulkaninių dujų judėjimo būdą ir tai, kur jie gali patekti po ugnikalnio ar ypač drėgno pavasario metu, tokių analizių rezultatai galiausiai gali paremti politikos formavimą, miestų planavimą, draudimo rizikos vertinimas ir, svarbiausia, visuomenės saugumas.

Vienas NSF finansuojamas matematikas, E. Bruce'as Pitmanas iš Bafalo universiteto, tyrinėjo tekančių granuliuotų medžiagų modeliavimo dinamiką nuo 2001 m., Kai jo inžinerijos ir geologijos kolegos susibūrė norėdami įvertinti ugnikalnių srautą.

"Jūs matote šiuos nuostabius ugnikalnio išsiveržimus su plunksnomis, tačiau gravitacijos srovės leidžiasi žemyn kalnu, net jei visa ši medžiaga kyla į orą", - teigė Pitmanas. "Tai gali būti labai mirtina. Ir priklausomai nuo kalno - jei ant kalno yra sniego - tada jūs turite šią purviną rūšį, tad galite dar greičiau važiuoti žemyn." (Vulkaniniai srautai ir purvo šlaitai yra pavyzdžiai to, ką geo mokslininkai vadina gravitacijos srovėmis.)

Pasak Ligų kontrolės ir prevencijos centrų, nuošliaužų ir šiukšlių srautai kiekvienais metais JAV nužudo nuo 25 iki 50 žmonių. JAV geologijos tarnyba (USGS) praneša, kad „visos 50 valstijų ir JAV teritorijų patiria nuošliaužų ir kitų žemės drebėjimo problemų“, įskaitant 36 valstijas, turinčias „vidutinio sunkumo ar labai stiprų nuošliaužų pavojų“, įskaitant Apalačų ir Uolinius kalnus, Ramiojo vandenyno pakrantę. regionų ir Puerto Riko. USGS pažymi, kad dėl gaisrų ar per didelio išsivystymo nuniokotos teritorijos yra ypač pažeidžiamos dėl to, kas paprastai vadinama „žemės gedimais“.

Pitmanas pastaruosius 13 metų praleido tyrinėdamas Soufrière Hills ugnikalnio srautus Montserrate, Kolimos ugnikalnyje į vakarus nuo Meksiko ir Ruapehu ugnikalnį Naujojoje Zelandijoje. Dirbdamas su inžinieriumi, kurio kompetencija yra didelio našumo skaičiavimas, statistikais ir keliais geologais, Pitmanas tiria geofizinius masės srautus, konkrečiai - ugnikalnių lavinas ir pirokalastinius (karštų dujų ir uolienų) srautus, kurie yra „sausi“ srautai.

"Vulkaninių srautų modeliavimą pradėjome kaip sausas vulkaniniai srautai, todėl lygtis apibūdino medžiagą kaip kiekvieną dalelę, trintį slystantį per kitą dalelę, - teigė Pitmanas. - Tačiau mes žinojome, kad tai nėra vien tik kietosios dalelės. Gali būti ir oro ar vandens, todėl sukūrėme kitą modelį. Tai savaime apsunkina analizę. Purvo šlaituose turite atsižvelgti į purvą, kuris yra viskoplastinis skystis - iš dalies kaip skystis, bet taip pat galintis deformuotis kaip plastikinė medžiaga ir niekada neatsistatyti. Šlapiose ar sausose medžiagose galite pagrįstai numatyti, nes srautas beveik nesiskiria. Tai daug sunkiau padaryti su purvu “.

Pitmanas paaiškino, kaip matematikas dirba kurdamas prognozuojamą nuošliaužos modelį.

„Yra trys klausimai“, - sakė jis:

"Pirmiausia, kas atsitiks? Tai labai sudėtinga - kas vyksta po žeme? Kur yra vandens telkinys? Kiek drėgmės yra dirvožemyje? Kokia yra dirvožemio struktūra? Kadangi mes negalime žiūrėti po žeme, turime padaryti visokias prielaidas dėl žemės paviršiaus, o tai kelia sunkumų.

"Antra, jei įvyktų slydimas, kokioms vietovėms gresia pavojus? Tai galima tikėtis paaiškinti naudojant matematikos modelį. Gerai, ar slenks rytinis, vakarinis, šiaurinis ar pietinis šlaitai? Kiek didelis srautas? Kokiose pasroviuose esančiose vietose yra pavojus?

"Galiausiai turite paklausti, kuri modelio dalis jums labiausiai rūpi. Tai padeda supaprastinti modeliavimą. Tada paleiskite scenarijus kas bus, jei norite nustatyti didžiausią riziką. Ar tai yra sritis, kuriai gresia pavojus, ir ar vyksta purvo nutekėjimai? reguliariai?"

Mes galime būti linkę manyti, kad lavos srautus modeliuoti yra daug sudėtingiau dėl šilumos ir sprogstamosios jėgos problemų, sako Michaelas Steuerwaltas, Nacionalinio mokslo fondo Matematikos mokslų skyriaus direktorius. Tačiau dramatiškai skirtingų dydžių ir formų mišinys - nuo purvo grūdų iki žmonių, automobilių, namų, riedulių ir medžių - gali žymiai apsunkinti skaidrių modelį.

Montserrato Belhamo slėnį užvaldo lakūnai - ugnikalnių srautai, kurie liko aukščiau kalno šlaito ir nusiplovė dėl intensyvių liūčių. 2011 metais E. Bruce'as Pitmanas prisijungė prie inžinierių, statistų ir geomokslininkų, kurie 2011 metais ten tyrinėjo 15 metų išsiveržimus. Pitmanas iš tikrųjų stovi ant pirmo aukšto stogo. Prieš 10 metų purvasaugiai sunaikino namą.

Montserrato Belhamo slėnį užvaldo lakūnai - ugnikalnių srautai, kurie liko aukščiau kalno šlaito ir nusiplovė dėl intensyvių liūčių. 2011 metais E. Bruce'as Pitmanas prisijungė prie inžinierių, statistų ir geomokslininkų, kurie 2011 metais ten tyrinėjo 15 metų išsiveržimus. Pitmanas iš tikrųjų stovi ant pirmo aukšto stogo. Prieš 10 metų purvasaugiai sunaikino namą.

Kreditas: Elaine Spiller, Marquette universitetas.

"Jei jūs bandote išsiaiškinti, pavyzdžiui, kur pagal šį purvo šliaužimą yra namas, kuris anksčiau buvo aukštyn (kartu su jo gyventojais), tada modelis iš tiesų yra labai sudėtingas", - teigė Steuerwalt. "Matematika neišspręs šios problemos taip pat viena. Tačiau turint topografinius duomenis, dirvožemio duomenis ir kritulių prognozes, galima būtų įvertinti, kur nedaryti, ir įvertinti riziką. Tai tikrai yra galimybė matematikams, susisiejantiems ne tik su statistikais., taip pat su geografais, geomokslininkais ir inžinieriais “.

Galų gale procesui reikia gerų duomenų. Bet taip pat reikia suprasti, kur modelis supaprastino lygtį ir sukūrė „klaidas“.

„Tai gali atrodyti keista, bet tai nėra susiję su tobulo modelio sukūrimu“, - teigė Pitmanas. "Visuose modeliuose yra klaidų, nes mes darome supaprastinimus, kad apgaubtume smegenis aplink fizinius procesus darbe. Svarbiausia yra įvertinti šias klaidas."

Iš esmės matematikas turi žinoti, kur supaprastinti lygtį, ir tai ateina su jo bendradarbiavimo metodu ir darbui su kitais ekspertais, tokiais kaip vulkanologai, tada sąveikaujant su visuomenės saugumo pareigūnais.

Vaikinui, kuris „nekentė“ matematikos penktoje klasėje ir iš pradžių mokėsi fizikos, šis darbas virto ne tik tuo, kas jam patinka, bet ir tuo, kas, jo manymu, daro įtaką. „Man patinka, kaip šis darbas tempia mane, ir mano sugebėjimo suprasti kitas sritis“, - sakė jis. "Aš turiu ištirti, kas juos domina, o kas gali būti mažas kabliukas, leidžiantis man atskirti problemą."

Mokslininkams, vaizduojamiems „Už scenos“ straipsniuose, parėmė Nacionalinis mokslo fondas - federalinė agentūra, kuriai pavesta finansuoti pagrindinius mokslinius tyrimus ir švietimą visose mokslo ir inžinerijos srityse. Šioje nuomonėje pateiktos nuomonės, išvados ir išvados ar rekomendacijos yra tos pačios autorės nuomonės, jos nebūtinai atspindi Nacionalinio mokslo fondo požiūrį. Žr. „Užkulisių archyvas“.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Mažytės Molekulės Gali Padėti Išspręsti Problemas, Kurias Gali Sukelti Superkompiuteriai
Mažytės Molekulės Gali Padėti Išspręsti Problemas, Kurias Gali Sukelti Superkompiuteriai

Parengta, Tikslas, Sprogimas! Nasa Inžinierius Sukuria Didžiausią Pasaulyje Super Soakerį
Parengta, Tikslas, Sprogimas! Nasa Inžinierius Sukuria Didžiausią Pasaulyje Super Soakerį

Mokslas Naujienos


Ledo Misija Įvykdyta: Antarkties Tyrimas Baigėsi
Ledo Misija Įvykdyta: Antarkties Tyrimas Baigėsi

Nuotraukose: Senovinis Poros Kapas, Rastas Kinijoje
Nuotraukose: Senovinis Poros Kapas, Rastas Kinijoje

Norėdami Užkirsti Kelią Kitam Dulkių Dubeniui, Jav Turi Sėti Tinkamas Sėklas
Norėdami Užkirsti Kelią Kitam Dulkių Dubeniui, Jav Turi Sėti Tinkamas Sėklas

Juodojo Penktadienio Akcija: R2-D2 Veiksmo Figūra Gali Ištirti „Žvaigždžių Karų“ Galaktiką
Juodojo Penktadienio Akcija: R2-D2 Veiksmo Figūra Gali Ištirti „Žvaigždžių Karų“ Galaktiką

Kodėl Skausmas Verčia Žmones Rėkti?
Kodėl Skausmas Verčia Žmones Rėkti?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com