Çamur Kaydıraklarının Kaygan Kuralları

{h1}

Matematikçi e. Bruce pitman, uygulamalı matematik yoluyla çamur kaymaları ve diğer döküntü akışlarını anlamayı amaçlamaktadır.

Bu Perde Arkası makalesi Ulusal Bilim Vakfı ile ortaklaşa Canlı Bilime verildi.

Mudslides. Heyelanlar. Volkanik enkaz akar. Çığ. Düşen kayalar...

Evlerini, yolları ve hatta kasabaları çok az veya hiç uyarı olmadan gömüp imha edebilirler. Son zamanlarda, bu tür doğal felaketlerin tahmin edilemezliği ve değişkenliğine dair çarpıcı hatırlatmalar yaptık: Oso'da bir çamur kayması, Yıkama., 41 kişi öldü, Mt. Everest'in 13'ü öldürdüğü Sherpa'lar ve Jackson, Wyoming'de Nisan ayı ortasında meydana gelen ölümcül olmayan ama yıkıcı, nispeten yavaş hareket eden bir heyelan.

Her ne kadar eski Pompei, Ana Doğanın sürpriz gücünün dramatik, tarihi bir hatırlatıcısı olsa da, uzun zamandır inanılmaz derecede hesapsız görünen bir şey haline geliyor… hesaplanabilir.

Yetişkinler ilkokuldaki basit matematik öykü problemlerini hatırlayabilirler: "Çığ akışı saniyede 50 metre hızla ilerliyorsa, 30 kilometre uzaklıkta bulunan bir köyü yutmak ne kadar sürer?" Ne yazık ki, jeologlar ve diğerleri için çamur kaymaları, toprak kaymaları, volkanik debris akıntıları, çığlar ve kaya düşmeleri üzerine araştırmalar, çözümü basit cebirden uzak tutar.

Ne de olsa, toprak, volkanik ve karlı materyaller - hepsi hızlı bir şekilde yokuş aşağı doğru hareket edebilirler - kompozisyonlarına bağlı olarak değişen oranlarda, aktığı jeolojik özelliklerin ve hava koşullarının kompozisyonunu yaparlar. Her ne kadar kayaların, buzun, lavların ve volkanik gazların hareket edeceği ve volkanik kayaların ya da özellikle nemli bir yaylada muhtemel olma ihtimalinin modellenmesi zor olsa da, bu tür analizlerin sonuçları nihayetinde politika yapımını, şehir planlamasını destekleyebilir. sigorta risk değerlendirmesi ve en önemlisi kamu güvenliği.

Bir NSF tarafından finanse edilen matematikçi, Buffalo Üniversitesi'nden E. Bruce Pitman, 2001'den beri mühendislik ve jeoloji meslektaşlarının bir araya gelerek volkanik akışı tahmin etmeye başladığında, granüler materyal modellemesinin dinamiklerini araştırdı.

Pitman, "Bu harika volkanik püskürmeleri tüylerle görüyorsunuz, ama tüm bu şeyler havaya girerken bile yerçekimi akıntıları dağdan aşağıya iniyor." Dedi. "Çok ölümcül olabilir. Ve dağa bağlı olarak - dağda kar varsa - o zaman bu çamurlu muck türünüz var, bu yüzden daha hızlı yokuş aşağı gidebilir." (Volkanik akıntılar ve çamur kaymaları, jeosferistlerin yerçekimi akımları dedikleri şeylerin örnekleridir.)

Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine göre, toprak kaymaları ve enkaz akışları, her yıl ABD'de 25 ila 50 ölümle sonuçlanmaktadır. ABD Jeoloji Araştırmaları (USGS), "50 eyalet ve ABD topraklarının toprak kaymalarını ve diğer yer bozukluklarını deneyimlediğini" bildiriyor. Bunların arasında, "Appalachian ve Rocky dağları, Pasifik Kıyısı" da dahil olmak üzere "şiddetli toprak kayması tehlikeleri için ılımlı" 36 eyalet var. bölgeler ve Porto Riko. USGS, orman yangınları ya da aşırı gelişmişlik nedeniyle yadsınan alanların, genellikle “yer başarısızlıkları” olarak adlandırılan şeyin kaprislerine karşı savunmasız olduğunu belirtiyor.

Pitman geçtiğimiz 13 yıl içinde Montserrat'taki Soufrière Hills yanardağını, Mexico City'nin batısında Colima yanardağını ve Yeni Zelanda'daki Ruapehu yanardağını ziyaret ediyor. Uzmanlığı yüksek performanslı bilgi işlem, istatistikçiler ve çeşitli jeologlar olan bir mühendisle çalışan Pitman, jeofiziksel kütle akışlarını, özellikle de “kuru” akışlar olan volkanik çığ ve piroklastik (sıcak gaz ve kaya) akıntılarını inceler.

"Volkanik akışları modellemeye başladık kuru Volkanik akışlar, dolayısıyla denklem, malzemeyi bir sonraki parçacığın üzerinde sürtünerek kaydığı için her parçacığı tarif etmişti, "dedi Pitman." Ancak, bunun sadece katı parçacıklar olmadığını biliyorduk. Hava veya su da olabilir, bu yüzden başka bir model geliştirdik. Bu doğal olarak analizi daha zor hale getirir. Çamur kaymalarında, viskolastik bir sıvı olan çamurun, bir akışkan gibi, ama aynı zamanda plastik bir malzeme gibi deforme olabildiği ve asla geri sıçramayacağı bir faktördür. Islak ya da kuru malzemelerde, akıntı az ya da çok aynı olduğu için bazı makul tahminler yapabilirsiniz. Bunu çamurla yapmak çok daha zor. "

Pitman, bir matematikçinin, bir heyelanın tahmin modelini geliştirmek için nasıl çalıştığını açıkladı.

"Üç soru var," dedi:

"Öncelikle, bir şey olacak mı? Bu kötü bir şekilde zordur - toprağın altında neler oluyor? Su tablası nerede? Toprakta ne kadar nem var? Toprağın yapısı nedir? Zeminin altına bakamayız." zeminde her türlü varsayımı yapmak zorundayız, bu da zorluklar yaratıyor.

"İkinci olarak, eğer bir slayt oluşacak olursa, hangi alanlar risk altındadır? Bu, bir matematik modeliyle açıklayacağınız bir şeydir. Tamam, doğu, batı, kuzey veya güney yamaçları kayıyor mu? Ne kadar büyük bir akış? Aşağı akışta hangi alanlar risk altındadır?

"Son olarak, modelin hangi parçasını önemsediğinizi sormalısınız. Bu, modellemeyi basitleştirmenize yardımcı olur. Daha sonra en büyük riski belirlemek için" ne "senaryolarını çalıştırırsınız. Riskli bir alan mıdır ve çamur kaymaları gerçekleşir mi? düzenli?"

Matematiksel Bilimler program direktörü olan National Science Foundation Bölümü'nden Michael Steuerwalt, lav akışlarının ısı ve patlayıcı güç sorunları nedeniyle modele çok daha karmaşık olduğunu düşünmeye eğilimli olabilir.Bununla birlikte, kir parçacıklarından insanlara, arabalara, evlere, kayalar ve ağaçlara kadar değişen farklı parçacık boyutlarının ve şekillerinin bir karışımı bir slayt modelini önemli ölçüde karmaşıklaştırabilir.

Montserrat'ın Belham Vadisi laharlarla doludur - dağın yukarısında yükselen ve yoğun yağışlar nedeniyle yıkanan volkanik akıntılar. 2011 yılında, E. Bruce Pitman, 2011 yılında 15 yıl süren patlamaları inceleyen mühendisler, istatistikçiler ve jeo bilim insanlarına katıldı. Pitman aslında birinci katın çatısında duruyor. Çamur kaymaları evi 10 yıl önce kırdı.

Montserrat'ın Belham Vadisi laharlarla doludur - dağın yukarısında yükselen ve yoğun yağışlar nedeniyle yıkanan volkanik akıntılar. 2011 yılında, E. Bruce Pitman, 2011 yılında 15 yıl süren patlamaları inceleyen mühendisler, istatistikçiler ve jeo bilim insanlarına katıldı. Pitman aslında birinci katın çatısında duruyor. Çamur kaymaları evi 10 yıl önce kırdı.

Kredi: Elaine Spiller, Marquette Üniversitesi.

Steuerwalt, "Örneğin, eğer bu çamur kaymasının altında, orada yaşayanlarla birlikte (ev sakinleriyle birlikte) ev olduğu yerde, örneğin, model gerçekten çok karmaşıktır." Dedi. "Matematik, bu sorunu tek başına çözmeyecektir. Ancak topoğrafik veriler, toprak verileri ve yağış tahminleri ile, risk oluşturulmadığı ve tahmin edilemediği durumlarda değerlendirmeler yapılabilir. Bu, matematikçiler için yalnızca istatistikçilerle değil, bir fırsattır. ama aynı zamanda coğrafyacılar, jeologlar ve mühendislerle birlikte. "

Nihayetinde, sürecin iyi verilere ihtiyacı vardır. Ama aynı zamanda, modelin denklemi basitleştirdiği ve "hatalar" yarattığını anlamak da söz konusudur.

Pitman, "Bu garip gelebilir, ancak mükemmel modeli geliştirmekle ilgili değil," dedi. "Tüm modellerde hatalar var çünkü beynimizi işyerindeki fiziksel süreçlere sarmak için basitleştirmeler yapıyoruz. Anahtar, bu hataları ölçüyor."

Yani, aslında matematikçi denklemi basitleştirmeyi bilmek zorundadır ve bu da onun işbirlikçi yaklaşımıyla birlikte gelir ve volkanologlar gibi diğer uzmanlarla birlikte çalışır ve daha sonra kamu güvenliği yetkilileri ile bağlantı kurar.

Beşinci sınıfta matematikten nefret eden ve ilk başta üniversitede fizik dalında uzman olan bir adam için, bu çalışma sevdiği bir şeye dönüştü, ama aynı zamanda bir fark yarattığını hissettiği bir şey. “Bu çalışmanın beni nasıl büyüttüğünü ve diğer alanları anlama yeteneğimi seviyorum” dedi. "Onları neyin ilgilendirdiğini ve bir problemi parçalamamı sağlayan küçük kanca hangisi olduğunu keşfedeceğim."

Behind the Scenes makalelerinde tasvir edilen araştırmacılar, bilim ve mühendisliğin tüm alanlarında temel araştırma ve eğitim finansmanı ile görevli federal kurum olan Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir. Bu materyalde ifade edilen herhangi bir görüş, bulgu, sonuç veya tavsiye, yazara aittir ve Ulusal Bilim Vakfının görüşlerini yansıtmaz. Sahnelerin Arşivi Arşivi'ne bakın.


Video Takviyesi: Uzaktan Kumandalı arabaları dev pistte kaydırdık. Çocuk oyuncak araba videosu.




Araştırma


Uzay Istasyonu 'Afet Kamera' Dünya Için Dikkat Edilecek
Uzay Istasyonu 'Afet Kamera' Dünya Için Dikkat Edilecek

Robot Orduları Nasıl Çalışacak?
Robot Orduları Nasıl Çalışacak?

Bilim Haberleri


Erkeklerin Penis Omurgalarını Nasıl Kaybettikleri
Erkeklerin Penis Omurgalarını Nasıl Kaybettikleri

85.000 Yaşındaki Parmak Kemiği Afrika Dışında Insan Göçünün Hikayesini Yeniden Yazabilir
85.000 Yaşındaki Parmak Kemiği Afrika Dışında Insan Göçünün Hikayesini Yeniden Yazabilir

Bu Sevimli Bebek Eagles Hava Izlemek Güney Kaliforniya Deprem Izleyin
Bu Sevimli Bebek Eagles Hava Izlemek Güney Kaliforniya Deprem Izleyin

Penil Kansere Bağlı Hayvanlarla Seks
Penil Kansere Bağlı Hayvanlarla Seks

Klimayı Kim Icat Etti?
Klimayı Kim Icat Etti?


TR.WordsSideKick.com
Her Hakkı Saklıdır!
Herhangi Bir Malzemenin Çoğaltılabilir Sadece Siteye Aktif Linki Prostanovkoy TR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 TR.WordsSideKick.com