Rúcanie múru modelovania lesných požiarov

31. júl. 2018 • Matematické vedy

Rúcanie múru modelovania lesných požiarov

Lesné požiare sa aj dôsledkom globálneho otepľovania vyskytujú stále častejšie, a to nielen v krajinách Južnej Európy, ale aj u nás. Prinášajú so sebou obrovské ekonomické a ekologické straty, nehovoriac o obetiach na životoch. Pre prevenciu vzniku požiarov, rovnako ako pre predpoveď šírenia vzniknutého požiaru je nevyhnutný spoľahlivý a čo najpresnejší model šírenia lesného požiaru. Prístupov k modelovaniu je veľké množstvo, ale ich uplatniteľnosť v praxi je vo všeobecnosti náročná, či už kvôli veľkej náročnosti na výpočtový čas alebo ťažko prístupné vstupné údaje.

S projektom Breaking the wall of forest fire modeling (Rúcanie múru modelovania lesných požiarov) sa na podujatí Falling Walls Lab Slovakia 2018 predstavil Ing. Martin Ambroz z Katedry matematiky a deskriptívnej geometrie Stavebnej fakulty Slovenskej technickej univerzity (STU) v Bratislave. Vedúcim tímu je prof. RNDr. Karol Mikula, DrSc. Autor projektu Ing. Martin Ambroz hovorí, že na katedre pracujú na novom modeli šírenia lesných požiarov. „Tento model je postavený na vývoji krivky na ploche reprezentujúcej hranicu požiaru v čase. Vývoj krivky tzv. Lagrangeovským prístupom dokáže byť oproti iným prístupom veľmi rýchly. Problém nastáva pri potrebe spojenia dvoch hraníc požiaru alebo pri delení hranice požiaru. Na detekciu spájania a delenia je nevyhnutné použiť dodatočné algoritmy, ktoré zvyčajne predlžujú výpočtový čas. V našom modeli používame nový a veľmi rýchly prístup, ktorý robí celý model veľmi rýchlym.“

Ing. Martin Ambroz pokračuje, že pre vývoj krivky, ktorá reprezentuje hranicu požiaru, musia poznať základné princípy šírenia lesného požiaru. Najdôležitejšie sú vplyvy typu paliva, smer a rýchlosť vetra a sklon terénu. „Rôznorodosť paliva je vyjadrená tzv. palivovou mapou, teda šedo tónovým obrázkom, na ktorom sú najrýchlejšie horiace palivá biele, čierna farba reprezentuje nehorľavé oblasti. Rýchlosť vetra môže túto rýchlosť z palivovej mapy zvýšiť v prípade, ak je smer vetra zhodný so smerom šírenia požiaru. V opačnom prípade vietor celkovú rýchlosť zníži. Túto závislosť vyjadrujeme pomocou exponenciálnej funkcie. Podobný vplyv na celkovú rýchlosť šírenia má aj sklon terénu. Požiar sa šíri do kopca rýchlejšie než na rovine, resp. najpomalšie sa šíri dolu kopcom. Na vyjadrenie tohto vplyvu opäť využívame exponenciálnu funkciu.“

ukážka simulácieOkrem týchto externých vplyvov, vplýva na rýchlosť šírenia aj tvar hranice požiaru na reálnej topografii. Ing. Martin Ambroz vysvetľuje, že ak hranica požiaru oblieha nejaké územie, dochádza k akumulácii tepla a teda požiar sa v takýchto častiach bude šíriť rýchlejšie. Naopak v miestach, kde dochádza k zvýšenému rozptyľovaniu tepla, požiar sa bude šíriť pomalšie. „Tento jav vyjadrujeme pomocou geodetickej krivosti. Vplyv topografie zasa vyjadrujeme normálovou krivosťou. Na miestach, kde sa v dôsledku tvaru terénu kumuluje teplo (napr. údolie), sa požiar šíri rýchlejšie a naopak na hrebeňoch sa teplo rozptyľuje, a teda požiar sa šíri pomalšie. Na overenie správania sa modelu a nastavenie správnych hodnôt parametrov modelu využívame tzv. inverse modelling. Inými slovami, ak vieme, kde bude hranica požiaru v nejakom presnom čase, vieme aj nájsť takú hodnotu parametrov modelu, s ktorými sa do takejto pozície vyvinie aj naša krivka. Následne vieme s takýmito hodnotami aj predpovedať ďalšie šírenie požiaru,“ doplnil autor projektu.

*********************************************

Podujatie Falling Walls Lab Slovakia sa konalo 31. mája 2018 na Univerzite Komenského v Bratislave. Víťazka Mgr. Lucia Lauková získala finančnú odmenu, miestenku na svetové Falling Walls Lab finále, ktoré sa uskutoční dňa 8. novembra 2018 v Berlíne, a lístok na prestížnu konferenciu Falling Walls Conference o deň neskôr. Do berlínskeho finále postupuje 100 účastníkov z celého sveta. Traja víťazi získajú finančnú výhru a predovšetkým príležitosť zopakovať svoje prezentácie ďalší deň na hlavnom pódiu prestížnej Falling Walls Conference.

Na Slovensku išlo už o druhý ročník takéhoto podujatia. Mladí vedci a inovátori mali šancu predstaviť svoje návody riešení rozličných problémov. Účasť bola široká, svoje výskumné projekty a inšpiratívne myšlienky prezentovali vedci z Univerzity Komenského v Bratislave, Slovenskej technickej univerzity v Bratislave, Technickej univerzity v Košiciach, Matador Automation, ale aj Eyeblink. Išlo o témy z humanitnej oblasti, medicíny i techniky. Riešili aj problémy, ako je nedostatočné žmurkanie pred počítačom, mýtus o kole zodpovednej za metabolický syndróm, vývoj rýchleho a zodpovedného simulátora na hasenie lesného požiaru, ako spoločné rituály obohacujú spolužitie či nový pohľad na výrobcov robotov.

Nad podujatím Falling Walls Lab Slovakia prevzal záštitu premiér SR Peter Pellegrini, ktorý si vypočul inšpiratívne myšlienky mladých vedcov a víťazom odovzdal ocenenia.

Viac o súťaži Falling Walls Lab Slovakia

 

Odborný garant textu a informácie poskytol: Ing. Martin Ambroz z Katedry matematiky a deskriptívnej geometrie Stavebnej fakulty Slovenskej technickej univerzity v Bratislave

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Uverejnila: VČ

Súvisiace:

Hore
kúpa časopisov jún 2016
Aurelium - centrum vedy
Publikácie Veda v CENTRE
Veda v Centre
Quark_2019
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
V prírode majú huby spolu s baktériami obrovský význam pri udržiavaní kolobehu biogénnych prvkov.
Zistite viac