fbpx

Каталог статей

Каталог статей для размещения статей информационного характера

Технології

Заклинаючи катастрофи: Всередині найбільшого у світі симулятора урагану

Заклинаючи катастрофи: Всередині найбільшого у світі симулятора урагану

У Південній Флориді ясний літній день, але всередині лабораторії SUSTAIN Школи морських і атмосферних наук Розенштіля при Університеті Маямі (UM), де найбільший у світі резервуар для імітації ураганів, вирує шторм, повним ходом. Вітер і хвилі 5-ї категорії сили б’ють по імпровізованому будинку на палях, вдаряючи по його фундаменту, в той час як набір датчиків збирає дані про стабільність конструкції. Брайан Хаус, вчений-океанолог і директор центру, притулився всім тілом до акрилу товщиною 3 дюйми, наче хоче бути ближче до подій. Я пережив кілька ураганів в дитинстві, коли ріс у Південній Флориді, але жодного такого масштабу і з цієї точки зору – ніколи не бачив, як пилкоподібні хвилі поглинають берегову лінію, і не чув жахливої сили вітру, що сягає 157 миль на годину.

  • Створення урагану
  • Ласкаво просимо до Стіни вітру

Тепла вода – це паливо для ураганів, тому зі зміною клімату і підвищенням температури океану урагани ставатимуть рідшими, але потужнішими.

SUSTAIN (скорочення від Surge Structure Atmosphere Interaction Facility) розміром приблизно як будинок з рушницею: 75 футів завдовжки, 20 футів завширшки і 6,5 футів завглибшки. Одним натисканням перемикача дослідники UM перетворюють майже 40 000 галонів спокійної води на ерзац-силу природи, коли величезний вентилятор всмоктує повітря через аеродинамічну трубу, закручує його в деяких камерах і кидає в коробку, де підводні весла здіймають неспокійні хвилі. Вітер і вода стикаються. Частинки бризок б’ються об акрилові боки, як мільйони крихітних жучків об лобове скло. Я ледве чую крик Хауса над цією какофонією.

“Всі коливання, які ми бачимо в повітрі, є результатом взаємодії з хвилями”, – кричить він, можливо, спостерігаючи щось, чого я не бачу. Вивчаючи ці взаємодії, Хаус і його команда сподіваються відповісти на питання про те, як урагани набирають силу і які структури інженери можуть створити, щоб допомогти розсіяти штормовий приплив, подібний до цунамі, який спричиняє більшість смертей, пов’язаних з ураганами. “Ми можемо контролювати умови таким чином, що це дозволить нам поглянути на ці конкретні проблеми”.

  • Існує спосіб послабити урагани, але вчені кажуть, що це занадто божевільно, щоб спробувати
  • МКС отримала нову дослідницьку платформу “Бартоломео”, прикріплену до її зовнішньої частини
  • NASA моделює хмари на Марсі за допомогою суперкомп’ютера

Тим часом, приблизно в 20 милях на захід, дослідники з Міжнародного університету Флориди використовують установку під назвою “Стіна вітру” (так, вони називають її WOW) для виклику ураганів на вимогу. Масив 8-футових вентиляторів призначені для руйнування. Вони знищують об’єкти, розміщені на їхньому шляху, штовхаючи стрімкі потоки вітру.

Урагани – це мінливі явища, які, як відомо, можуть перерости з тропічного шторму в ураган 5-ї категорії без попередження. Візьмемо ураган Вілма, який здивував синоптиків у 2005 році, коли лише за кілька годин під час падіння на землю в Мексиці він перескочив з категорії 2 до категорії 5.

Нарешті, акрилова зовнішня оболонка танка сама по собі є критично важливою. Прозорий з усіх боків, SUSTAIN дозволяє дослідникам спостерігати за внутрішньою роботою урагану з усіх боків. Там, де стоїмо ми з Хаусом, ми можемо спостерігати поперечний переріз шторму. Згори дистанційні датчики можуть дивитися вниз і стежити за буревієм, як супутники, можливо, допомагаючи поліпшити вимірювання, зроблені метеорологічними супутниками. Дослідники можуть навіть розмістити лазери під баком, намагаючись отримати інформацію з-під хвиль. “Я хотів, щоб він був спроектований так, щоб під ним міг ходити Леброн Джеймс”, – жартує Хаус.

З моменту побудови в 2015 році SUSTAIN використовувався для проведення різноманітних випробувань, надто складних і небезпечних для того, щоб проводити їх посеред справжнього шторму.

Одним з головних інтересів Хауса є дослідження на межі повітря і моря, або там, де зустрічаються вітер і вода. Сильний вітер збиває повітря і океан в пінисту суміш, тертя якої створює складні процеси передачі енергії, які практично неможливо виміряти в розпал справжнього шторму. SUSTAIN ставить дослідників і їхні прилади для моніторингу в саму гущу подій. Хаус і його команда сподіваються використати ці взаємодії для побудови кращих моделей, здатних передбачити, як урагани зростають в інтенсивності.

“Ми можемо фактично виміряти швидкість, з якою передається тепло”.

“Кинувши цілу купу детальних комп’ютерних моделей [на проблему], ви можете спробувати з’ясувати, куди йдуть урагани”, – говорить Хаус. “Але у нас все ще залишається проблема того, як швидко вони можуть рости. Такі види перенесення на поверхні можуть бути важливою частиною цього процесу”.

Інженери-будівельники також отримають користь від досліджень, що проводяться в резервуарі. Нині триває дослідження того, як гібридні рифи і хвилерізи можуть розсіювати енергію і захищати прибережні об’єкти від підвищення рівня моря і сильніших штормів. Під час мого візиту в середині резервуара знаходились дві перфоровані конструкції. “Ідея полягає в тому, що ви можете включити живі берегові лінії, такі як мангрові зарості, всередину цих конструкцій, замість того, щоб просто мати суцільну пряму стіну як берегову лінію”, – пояснює Хаус. Попередні результати показують, що енергія хвиль зменшується приблизно на 30 відсотків, коли хвиля проходить над коралами.

Майамі входить до числа американських міст, які найбільше піддаються ризику зміни клімату, оскільки океан підступно підкрадається до його берегів. Хаус сподівається використати SUSTAIN, щоб краще зрозуміти, як потепління води може вплинути на урагани, вивчаючи газо- і теплообмін на поверхні океану. “Люди говорять про те, що тепліші океани сприяють посиленню ураганів, тому що для живлення ураганів потрібна тепла вода”, – говорить він. “Ми можемо фактично виміряти швидкість, з якою передається тепло”.

WOW складається з 12 вентиляторів, складених у два вигнутих ряди. Крива допомагає спрямовувати

“Ураганний вітер не є приємним, прямим, ламінарним і гладким, – говорить Ерік Сальна, який очолює відділ освіти в Міжнародному центрі дослідження ураганів ПФР. “У реальному житті швидкість вітру збільшується з висотою, а на поверхні землі є об’єкти, такі як будівлі і дерева, які викликають тертя”.

Нерідко можна побачити імпровізований дах, знесений на сотні футів у відкрите поле позаду аеродинамічної камери.

З диспетчерської поруч з об’єктом дослідники можуть керувати WOW, розганяючи вітер зі швидкістю до 160 миль/год, і регулювати моделі, розміщені на обертовому майданчику за вентиляторами. Вони використовують датчики і камери високої чіткості для моніторингу стану моделей, отримуючи уявлення про те, як і чому структури виходять з ладу.

Побудований в 2012 році, через два десятиліття після того, як ураган Ендрю спустошив цілі громади в Південній Флориді, об’єкт вартістю 9 мільйонів доларів був профінансований Національним науковим фондом, щоб допомогти запобігти перетворенню вітрової небезпеки в катастрофу. WOW допомагає вдосконалювати будівельні проекти в Сполучених Штатах і за кордоном. Коли архітектурна студія Boeri Studio захотіла побудувати свій зелений Bosco Verticale (Вертикальний ліс) в Мілані, дизайнери спочатку протестували модель конструкцій у WOW, щоб переконатися, що дерева не будуть відлітати, як зелені снаряди, при сильному вітрі.

Стіна вітру може генерувати вітер швидкістю до 160 миль/год. Експериментальна установка NSF-NHERI “Стіна вітру

Працюючи на повну потужність, WOW не зупиняється на досягнутому. Вона призначена для випробування будівель на міцність, а це означає, що немає нічого незвичайного в тому, щоб знайти імпровізований дах, знесений на сотні футів у відкрите поле за вітровою камерою.

І на те є вагома причина – урагани теж не витримують ударів. Лише за останні 15 років Атлантикою пройшло десять ураганів категорії 5, які спричинили тисячі смертей і завдали збитків на сотні мільярдів доларів. Оскільки зміна клімату загрожує нам ще більш потужними ураганами, розкриття таємниць цих смертоносних штормів є як ніколи актуальним.

Рекомендації редакції

Вчені вважають, що наступна велика сонячна буря може спричинити “інтернет-апокаліпсис

Ця пекельна планета настільки гаряча, що з неба падає залізний дощ

  • Фотографи-аматори відкрили новий тип полярного сяйва під назвою “дюни
  • Доктор Сесілія Бітц відстежує морський лід, який зникає в безпрецедентних масштабах
  • Метеорологи не злякалися планів телеком-компаній щодо регулювання 5G
  • U. 3D-симулятор урагану в Майамі вивчає вплив великих штормів
  • Вид знизу на симулятор урагану Surge Structure Atmosphere Interaction Facility

Source: digitaltrends.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *