https://bodybydarwin.com
Slider Image

Denne massive indendørs orkansimulator kan redde dit liv

2021

syv

For cirka to år siden studerede Brian Haus, formand for Divisionen for anvendt marin fysik ved universitetet i Miami, storme i det vestlige Stillehav ved kysten af ​​Taiwan. Han og hans team jagter orkaner. Undertiden savner orkanerne helt de sensorpakkede bøjer placeret i deres vej for at spore strøm og hastighed. Nogle gange gør de det ikke.

Denne gang var forskerne heldige. Ikke en, men to supertyfoner ramte deres udstyr på samme tid. Endnu heldigere formåede det meste af deres udstyr at ikke gå i stykker. Han og hans team ventede på, at stormene ville falde, før de forlod havnen for at hente deres optagelsesenheder. Men inden de kunne genvinde bøjerne, trodsede en storm, ved navn Chaba, prognoserne. I stedet for at miste styrke, satte det kurs mod dem med fuld styrke. Haus og hans medforskere fandt, at de varede i ni dage med "mest ubehagelige" 30-fods kvældninger.

I løbet af sommeren brød universitetet i Miami terræn på havtypekomplekset Marine Technology & Life Sciences Seawater Complex på $ 45 millioner, som vil rumme et værktøj, der vil give Haus og andre forskere, der studerer storme mere stabil, forudsigelig og kontrollerbar adgang til en vigtig ressource i deres arbejde - orkanerne selv.

Orkansimuleringsværktøjet, der kaldes SUSTAIN (forkortelse af SUrge-Structure-Atmosphere Interaction) er en storm i en tekande på størrelse med et lille hus. Når det er afsluttet, vil det være unikt i sin evne til at skabe orkaner i kategori 5-niveau inde i et laboratorium på tværs af et 3-D felt af bølger lavet af ægte havvand pumpet ind i bygningen med 1.000 liter pr. Minut.

Med det vil videnskabsmænd være i stand til bedre at forstå den proces, hvormed orkaner brændes af varmt vand.

* * *

Vi ved, at orkaner vokser med magt, når de passerer over dybt varmt vand og blødgøres, når de passerer koldere områder. Men vi ved ikke meget om den faktiske proces med denne energioverførsel på molekylært niveau. Ved at bruge saltvand skaber simulatoren mere nøjagtigt havspray og skum, som antages at påvirke dens fordampning i atmosfæren. Og for øjeblikket, hvor meget varme der overføres direkte og hvor meget der overføres ved fordampning er helt ukendt. Ved at simulere forskellige slags bølger og vindforhold, nogle med mere og mindre spray, kan forskerne måle luft- og vandtemperaturskift ved hjælp af termister til at modellere deltaet i varmeoverførsler, når der er forskellige mængder spray.

At vide, hvordan denne proces brændstof orkaner giver forskere og meteorologer mulighed for at opbygge smartere modeller af dem, så vi kan forudsige dem med mere nøjagtighed. Og det er ikke muligt eller let eller sikkert at foretage disse observationer i marken. Han siger Til havs skal du beskæftige dig med det virkelige udyr, men i laboratoriet har vi muligheden for at skabe orkanen, hvornår og hvordan vi ønsker det. "

Orkansimulatoren og SUSTAIN er designet af Cambridge Seven, det tværfunktionelle arkitekt- og ingeniørfirma, der fik sin start med at vinde budet om at oprette New England Aquarium for 50 år siden ved at være det eneste firma, der nævner fisk på deres tonehøjde. Peter Sollogub, associeret rektor ved Cambridge Seven, siger, at orkansimulatoren består af tre hovedkomponenter:

Den første er en ventilator på 1400 hestekræfter, der oprindeligt var egnet til ting som ventilering af minejakter. For at skabe sine 150 mph vinde, trækker den energi fra campus nødgeneratorsystem, som typisk bruges under strømafbrydelser forårsaget af storme. Ventilatoren, der sidder ved siden af ​​følsom instrumentering, skal have sine vibrationer isoleret. "Det er som om din højre hånd befinder sig i en orkan, og din venstre hånd foretager nethindekirurgi, siger Sollogub. Vindhastighederne registreres gennem laser- og soniske vindmåler (også kendt som anemometre).

Den anden del er en bølgenerator, der skubber saltvand ved hjælp af 12 forskellige padler. Disse padler, der er tidsbestemte for at bevæge sig i forskellige tempo og hastigheder, kan skabe bølger i forskellige størrelser, vinkler og frekvens og skabe alt fra en rolig, organiseret dønning til sjusket kaotisk have. For at reducere bølgefraktion har enden af ​​poolen en perforeret, parabola-formet strand til at sprede bølgeenergi.

Det tredje aspekt af tanken er selve tanken, der er 6 meter i bredden med 20 meter lang og to meter høj. Den er lavet af tre tommer tyk klar akryl, så betingelserne indeni kan overholdes fra alle sider. De er nødt til at skabe kanalarbejde til luften, der skaber "velopdragen høj hastighedsstrøm", så testning er nøjagtig.

Bob Atlas, direktør for National Oceanic and Atmospheric Administration's (NOAA) Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory, håber på SUSTAIN og tror på, at det vil have indflydelse på vores evne til at forudsige stormens magt. Atlas siger, at da Katrina fik landfald, indså NOAA - og nationen - at "vi havde gjort enorme fremskridt inden for sporprognoser, men vi havde endnu ikke rigtig taget en finger i at kunne forudsige intensitet af orkaner."

7 associerede

Bob Atlas har tilbragt sin karriere med at forudsige hårdt vejr, begyndende i det amerikanske luftvåben, hvor han opretholdt en nøjagtighed på over 95%. Hans karriere vendte sig derefter mod forskning og modellering, først på NASA og nu hos NOAA, hvor agenturets Hurricane Forecasting Improvement Project er forbedret 26% i spådisk forudsigelse og 14% i intensitetsprognose fra 2005-2011. Atlas krediterer bedre modeller, der også inkorporerer Doppler-radar fra orkanen-pletter - begge ting, som orkansimulatoren ved U Miami også vil hjælpe med at forbedre. SUSTAIN er designet med et stort overheadrum, hvor eksperter med fjernfølsomhed planlægger at sigte kameraer placeret nedad og efterligner vejrsatellitternes perspektiv. Fjernmålingerne på kameraerne sammenlignes med de faktiske målinger, der er foretaget af lasere i tanken for at finjustere vores evne til at måle storme og bølger fra lang afstand.

Men, tilføjede Atlas, der er et mere praktisk aspekt af SUSTAIN-anlægget, der vil fortælle os om mere end bare storme - det vil også fortælle os om, hvordan den verden, vi lever i, vil reagere på voldsomt vejr. Alle SUSTAIN's raseri kan være rettet mod modeller af menneskeskabte og naturlige strukturer - bygninger, strandhoveder, havvægge - så arkitekter og ingeniører kan teste, hvordan stormbølgen og sprøjten vil påvirke byer og kyster. (Ja, de planlægger at clobberende minimodeller af skyskrabere.)

Atlas siger, at NOAA skal være i stand til at forudsige stormen. Men i sidste ende er det, hvad offentligheden har brug for at vide, hvis deres gader og hjem bliver oversvømmet, og hvis deres hjem overlever, når orkanen får land til at falde. Og for det tror jeg, at denne facilitet kan hjælpe. "

En version af denne artikel blev oprindeligt vist på PopSci.com i august.

De seneste anbefalinger til forebyggelse af demens er gode råd til alle

De seneste anbefalinger til forebyggelse af demens er gode råd til alle

Sådan reduceres affald og hjælper planeten i denne feriesæson

Sådan reduceres affald og hjælper planeten i denne feriesæson

Her er, hvordan 3D-udskrivning ændrer fotografering

Her er, hvordan 3D-udskrivning ændrer fotografering