https://bodybydarwin.com
Slider Image

Dieser massive Indoor-Hurrikan-Simulator könnte Ihr Leben retten

2021

Sieben

Vor ungefähr zwei Jahren studierte Brian Haus, der Vorsitzende der Abteilung für Angewandte Meeresphysik an der Universität von Miami, Stürme im westlichen Pazifik vor der Küste Taiwans. Er und sein Team jagen Hurrikane. Manchmal übersehen die Hurrikane die sensorgefüllten Bojen auf ihrem Weg, um Kraft und Geschwindigkeit zu verfolgen. Manchmal tun sie es nicht.

Diesmal hatten die Forscher Glück. Nicht einer, sondern zwei Supertaifune treffen gleichzeitig auf ihre Ausrüstung. Noch glücklicher war es, dass die meisten Ausrüstungsgegenstände nicht auseinander gingen. Er und sein Team warteten darauf, dass die Stürme nachließen, bevor sie den Hafen verließen, um ihre Aufnahmegeräte zu holen. Doch bevor sie die Bojen wiederfinden konnten, widersetzte sich ein Sturm namens Chaba den Prognosen. Anstatt an Kraft zu verlieren, ging es mit voller Kraft auf sie zu. Haus und seine Kollegen mussten neun Tage lang "unangenehmste" 30-Fuß-Wellen aushalten.

Im Laufe des Sommers hat die Universität von Miami den Grundstein für den 45 Millionen US-Dollar teuren Meerwasserkomplex für Meerestechnologie und Biowissenschaften gelegt, der Haus und anderen Wissenschaftlern, die Stürme untersuchen, einen stabileren, vorhersehbaren und kontrollierbaren Zugang zu einer wichtigen Ressource in ihrem Bestand ermöglichen wird Arbeit - die Hurrikane selbst.

Das Hurrikansimulationstool mit dem Namen SUSTAIN (kurz für SUrge-STructure-Atmosphere Interaction) ist ein Sturm in einer Teekanne von der Größe eines kleinen Hauses. Wenn es fertig ist, ist es einzigartig in seiner Fähigkeit, Hurrikane der Kategorie 5 innerhalb eines Labors über ein 3-D-Wellenfeld aus echtem Meerwasser zu erzeugen, das mit 1.000 Gallonen pro Minute in das Gebäude gepumpt wird.

Damit können die Wissenschaftler den Prozess, bei dem Hurrikane mit warmem Wasser befeuert werden, besser verstehen.

* * *

Wir wissen, dass Hurrikane an Stärke zunehmen, wenn sie tiefes warmes Wasser überqueren, und mildern, wenn sie kältere Gebiete überqueren. Wir wissen jedoch nicht viel über den tatsächlichen Prozess dieses Energietransfers auf molekularer Ebene. Durch die Verwendung von Salzwasser erzeugt der Simulator genauer Seespray und Schaum, von denen angenommen wird, dass sie dessen Verdunstung in die Atmosphäre beeinflussen. Und im Moment ist völlig unbekannt, wie viel Wärme direkt und wie viel durch Verdunstung übertragen wird. Durch die Simulation verschiedener Arten von Wellen und Windbedingungen, zum Teil mit mehr oder weniger Sprühnebel, können die Wissenschaftler die Luft- und Wassertemperaturverschiebungen mithilfe von Thermistern messen, um das Delta der Wärmeübertragungen bei unterschiedlichen Sprühmengen zu modellieren.

Wenn wir wissen, wie dieser Prozess Hurrikane antreibt, können Wissenschaftler und Meteorologen intelligentere Modelle davon erstellen, um sie genauer vorherzusagen. Und es ist nicht möglich, einfach oder sicher, diese Beobachtungen vor Ort zu machen. Auf See muss man sich mit dem wahren Biest auseinandersetzen, aber im Labor haben wir die Möglichkeit, den Hurrikan zu erstellen, wann und wie wir es wollen. "

Der Hurrikansimulator und SUSTAIN wurden von Cambridge Seven entworfen, dem Architektur- und Ingenieurbüro, das vor 50 Jahren den Zuschlag für das New England Aquarium erhielt und als einziges Unternehmen Fische in seinem Stellplatz erwähnte. Laut Peter Sollogub, Associate Principal bei Cambridge Seven, besteht der Hurrikansimulator aus drei Hauptkomponenten:

Der erste ist ein 1400-PS-Lüfter, der ursprünglich zum Lüften von Minenschächten geeignet war. Zur Erzeugung seiner Windgeschwindigkeiten von 250 km / h wird Energie aus dem Notstromsystem des Campus entnommen, das normalerweise bei Stromausfällen aufgrund von Stürmen verwendet wird. Der Lüfter, der neben empfindlichen Instrumenten sitzt, muss vibrationsisoliert sein. "Es ist, als ob sich Ihre rechte Hand in einem Hurrikan befindet und Ihre linke Hand eine Netzhautchirurgie durchführt", sagt Sollogub. "Die Windgeschwindigkeiten werden durch Laser- und Schallwindmesser (auch als Anemometer bezeichnet) erfasst."

Der zweite Teil ist ein Wellengenerator, der mit 12 verschiedenen Paddeln Salzwasser schiebt. Diese Paddel, die sich zeitlich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Geschwindigkeiten bewegen, können Wellen mit verschiedenen Größen, Winkeln und Frequenzen erzeugen, von einem ruhigen, organisierten Wellengang bis hin zu schlampigen, chaotischen Meeren. Um die Wellenbrechung zu verringern, verfügt das Ende des Pools über einen perforierten, parabelförmigen Strand, an dem Wellenenergie abgeleitet wird.

Der dritte Aspekt des Tanks ist der Tank selbst, der 6 Meter breit und 20 Meter lang und zwei Meter hoch ist. Es besteht aus drei Zoll dickem, klarem Acryl, so dass die Bedingungen im Inneren von allen Seiten beobachtet werden können. Sie müssen Kanäle für die Luft schaffen, die einen "gut verhaltenen Hochgeschwindigkeitsstrom" erzeugen, damit die Tests genau sind.

Bob Atlas, Direktor des Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory (NOAA) der National Oceanic and Atmospheric Administration, hofft, dass SUSTAIN Auswirkungen auf unsere Fähigkeit zur Vorhersage der Stärke von Stürmen haben wird. Als Katrina an Land ging, stellten NOAA und die Nation fest, dass "wir enorme Fortschritte bei der Vorhersage der Flugbahn gemacht hatten, aber noch keine wirklichen Einbußen bei der Vorhersage der Intensität von Hurrikanen zu verzeichnen hatten".

7 Mitarbeiter

Bob Atlas hat seine Karriere mit der Vorhersage von rauem Wetter verbracht, angefangen bei der US Air Force, wo er eine Genauigkeit von mehr als 95% aufrechterhielt. Seine Karriere wandte sich dann der Forschung und Modellierung zu, zunächst bei der NASA und jetzt bei der NOAA, wo das Hurricane Forecasting Improvement Project der Agentur von 2005 bis 2011 eine Verbesserung der Bahnvorhersage um 26% und der Intensitätsvorhersage um 14% verzeichnete. Atlas schreibt bessere Modelle vor, die auch Doppler-Radar aus Hurrikan-Aufspürflugzeugen enthalten - beides, was der Hurrikansimulator in U Miami ebenfalls verbessern wird. SUSTAIN wurde mit einem großen Überkopfbereich konzipiert, in dem Fernerkundungsexperten Kameras nach unten ausrichten möchten, um die Perspektive von Wettersatelliten nachzuahmen. Die Fernmessungen der Kameras werden mit den tatsächlichen Messungen verglichen, die von Lasern im Tank vorgenommen wurden, um unsere Fähigkeit zur Messung von Stürmen und Wellen aus der Ferne zu optimieren.

Atlas fügte hinzu, dass es in der SUSTAIN-Einrichtung einen praktischeren Aspekt gibt, der uns nicht nur von Stürmen erzählt, sondern auch, wie die Welt, in der wir leben, auf gewalttätiges Wetter reagiert. Die ganze Wut von SUSTAIN kann auf Modelle künstlicher und natürlicher Strukturen gerichtet werden - Gebäude, Brückenköpfe, Uferdämme -, damit Architekten und Ingenieure testen können, wie sich Sturmfluten und Sprühnebel auf Städte und Küsten auswirken. (Ja, sie planen Minimodelle von Wolkenkratzern zu plündern.)

Laut Atlas muss die NOAA in der Lage sein, den Sturm vorherzusagen. Letztendlich muss die Öffentlichkeit jedoch wissen, ob ihre Straßen und Häuser überflutet werden und ob ihre Häuser überleben, wenn der Hurrikan Land fallen lässt. Und dafür glaube ich, dass diese Einrichtung helfen kann. "

Eine Version dieses Artikels erschien ursprünglich im August auf PopSci.com .

Um Fossilien zu verstehen, backen Wissenschaftler ihre eigenen

Um Fossilien zu verstehen, backen Wissenschaftler ihre eigenen

Die Dracula-Ameise klappt ihre Kinnlade 5000 Mal schneller zu, als Sie blinken können

Die Dracula-Ameise klappt ihre Kinnlade 5000 Mal schneller zu, als Sie blinken können

Aufholjagd bei den technischen Neuigkeiten: Amazon aß Whole Foods, Verizon aß Yahoo und viele neue Videospiele!

Aufholjagd bei den technischen Neuigkeiten: Amazon aß Whole Foods, Verizon aß Yahoo und viele neue Videospiele!