Большие штормы производят сильные откаты, которые могут лишить пляжи песка. Предсказывая, как откаты взаимодействуют с береговыми линиями, исследователи могут построить дюны и спроектировать другие мягкие решения создать более прочные и стабильные пляжи.«Формулировка Отката Используя Линейную Теорию Волны», новая статья в журнале Physics of Fluids, убирает часть противоречия в моделировании отката, таким образом, планировщики могут оценить угрозы эрозии быстрее и более точно.Авторы газеты – прибрежный инженер Грег Гуэннель Проекта Природного капитала, который ищет более умные способы интегрировать природные ресурсы в развитие и Тубу Ozkan-Халлер, адъюнкт-профессор прибрежной инженерии в Университете штата Орегон.
Исследователи изучали откат больше 40 лет и разработали очень точные модели его поведения. Самые сложные – на основе, Navier-топит уравнения, которые описывают поток жидкости в изящных деталях.К сожалению, такая точность прибывает в цену.
Математика сложна, и она берет мощные суперкомпьютеры, чтобы управлять ими быстро.«Вы не можете использовать их, чтобы решить ежедневные проблемы эрозии», сказал Гуэннель.Для реального использования исследователям нужны математические короткие пути, технический эквивалент округления чисел, таким образом, они легче работать с. Исследователи обращаются к линейной теории волны, которая упрощает вещи при помощи идеализированных форм. Пляжи, например, являются стеной.
Волнам дают прекрасные формы «S» на основе средних свойств. Вместо того, чтобы моделировать все, исследователи делают предположения о некоторых более слабых силах, действующих на волны.«Мы пытаемся придумать ряд уравнений, который описывает свойства потока за один шаг, а не сотни шагов, таким образом, мы можем решить проблемы быстрее», сказал Гуэннель.
Несколько исследовательских групп, каждый с ее собственным подходом, построили упрощенные модели на основе линейной теории. И каждый предложил различное решение.Это беспокоило Guannel, который заявил, «Если Вы начинаете с единственной теории, неважно как Вы приближаетесь к проблеме, Вы должны предложить только одно решение, не многих».
Таким образом, Guannel и Ozkan-Халлер восстановили работу каждой команды. Они нашли, что их различия не были должны приблизиться, но к способу, которым они обращались со слабыми силами, произведенными волнами. Они тогда развивали более последовательные способы описать те силы.
Самым сильным из них была сила, проявленная водой, перемещающейся от вершины волны к основанию.«Важный шаг вперед в нашей статье должен был описать ту силу правильно», сказал Гуэннель.Другая слабая сила – адвекция, которая происходит, поскольку откат высосан в больший ток, созданный волнами. «В большей схеме вещей адвекция отката слаба. Но здесь, это может играть важную роль», объяснил Гуэннель.
«Мы нашли, что все различия между исследователями происходили из-за ошибочной формулировки или пренебрежения этими слабыми условиями. Когда мы добавляем их, въезжают задним ходом, все, кто сделал математику, правильно предлагает то же самое решение», сказал он.
Вместо того, чтобы обсудить методологию, исследователи могут теперь сосредоточиться на улучшении точности их моделей. Если они могут сделать это, Гуэннель сказал, они могут построить лучшие модели, чтобы помочь сохранить береговую линию и позволить пляжам прийти в себя быстрее после штормов.