Chế độ xem từ mắt chim: Sử dụng mô phỏng để hiểu hành vi thay đổi Các trò chơi trong casino gió

Nằm cách Cape Town 2.340 dặm về phía nam, Đảo Marion là một lãnh thổ Các trò chơi trong casino Nam Phi nổi tiếng với vẻ đẹp tự nhiên. Hòn đảo cận Nam Cực này là nơi có cơ sở nghiên cứu, trạm khí tượng và hơn 2 triệu loài chim biển đại diện cho ít nhất 28 loài độc đáo đã được biết đến, trong đó nhiều loài được phân loại là có nguy cơ tuyệt chủng.

Với vĩ độ 46° 54’ 45”, Đảo Marion nằm ở khu vực Nam bán cầu được gọi là “Những năm bốn mươi ầm ầm” vì nơi đây có gió liên tục và thường có tốc độ cao. Khi tác động Các trò chơi trong casino biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng, những điều kiện gió khắc nghiệt này bắt đầu ảnh hưởng không chỉ đến động vật hoang dã trên đảo mà còn cả thảm thực vật trên đảo.

Chương trình Nam Cực Quốc gia Nam Phi (SANAP) đang tìm cách hiểu và giảm thiểu tác động Các trò chơi trong casino biến đổi khí hậu trên Đảo Marion, đặc biệt là liên quan đến thiệt hại do gió. Mặc dù các nhà khoa học Các trò chơi trong casino SANAP có quyền truy cập vào thông tin khí tượng chung về gió, chẳng hạn như hướng và tốc độ Các trò chơi trong casino gió, nhưng họ cần hiểu chính xác những gì đang xảy ra trên mặt đất trên địa hình gồ ghề Các trò chơi trong casino hòn đảo.

Năm 2017, các nhà nghiên cứu Các trò chơi trong casino SANAP đã kêu gọi Giáo sư Ken Craig tại Đại học Pretoria giúp đỡ. Là thành viên cấp cao Các trò chơi trong casino Nhóm Nghiên cứu Năng lượng Sạch thuộc Khoa Cơ khí và Kỹ thuật Hàng không, Craig đứng đầu nghiên cứu CFD trong nhóm này.

Craig đã nộp đơn từ năm 1999Casino Phú Quốc Fluentphát triển các mô hình máy thu và máy phát năng lượng mặt trời; quá trình luyện kim và sản xuất;

“Tôi thực sự tin tưởng rằng Fluent cung cấp giải pháp rất chính xác cho việc lập mô hình CFD — và khi bạn có một phần mềm tốt, bạn nên gắn bó với nó,” Craig nói. “Nhưng tôi không nghĩ Fluent đã từng được áp Các trò chơi trong casino trên quy mô lớn như vậy ở một vùng đất biệt lập.

Luôn sẵn sàng đương đầu với thử thách, Craig đồng ý hợp tác với chương trình SANAP hiện có để hiểu rõ hơn về sự thay đổi hành vi Các trò chơi trong casino gió trên Đảo Marion. Ông đã mời sinh viên thạc sĩ Kyle Goddard lãnh đạo nỗ lực lập mô hình gió trên toàn hòn đảo, điều này sẽ trở thành cơ sở cho luận án Các trò chơi trong casino Goddard, cũng như Các trò chơi trong casino một bài báo gần đây được công bố trên tạp chí khoa học Mô hình sinh thái.

Mô hình hóa luồng không khí và địa hình: Một vấn đề phức tạp

Nhóm Đại học Pretoria đã thiết lập Các trò chơi trong casino Fluent phản ánh 16 luồng gió khác nhau tiếp cận Đảo Marion từ các hướng khác nhau. Để lập bản đồ địa hình hòn đảo, các thành viên trong nhóm đã dựa vào các mô hình độ cao kỹ thuật số từ các nghiên cứu về máy bay không người lái.

Craig và Goddard đã thử nghiệm nhiều phương pháp khác nhau để tạo ra một lưới đủ chi tiết để phản ánh địa hình Các trò chơi trong casino hòn đảo nhưng vẫn đủ lớn để bao trùm toàn bộ vùng đất rộng lớn. Họ bố trí trên một lưới có các ô đa diện và nghĩ ra một chiến lược mới để tái sử dụng một hệ thống lưới duy nhất nhằm mô phỏng nhiều điều kiện khí hậu và hướng gió xung quanh Đảo Marion.

Mặc dù lưới được tạo cuối cùng rất lớn, dao động từ 87 đến 214 triệu ô, nhưng nhóm đã có thể giải quyết vấn đề này bằng cách dựa vào cụm điện toán hiệu năng cao (HPC) quốc gia Nam Phi, nơi phân phối các vấn đề vật lý phức tạp như nhiễu loạn trên hàng trăm lõi.

Sau đó, tất cả mô phỏng hướng gió được kết hợp thành một bản đồ vận tốc gió duy nhất, được tạo bằng cách tính trọng số Các trò chơi trong casino từng mô phỏng theo tần suất phổ biến gió đo được trong ngành gió tương ứng. Bản đồ toàn đảo này, được cho là bản đồ đầu tiên thuộc loại này, sẽ có nhiều ứng dụng trong các nghiên cứu khoa học trong tương lai về Đảo Marion.

Kết hợp với Các trò chơi trong casino tính toán, nhóm đã lắp đặt 17 trạm ghi dữ liệu gió tại các vị trí quan trọng trên đảo. Dữ liệu đầu ra thô từ các trạm này đã được làm sạch và chuyển đổi thành cơ sở dữ liệu dễ truy cập — bộ dữ liệu Gió trên Đảo Marion (WMI) — hiện phản ánh tất cả các phép đo gió vật lý được thu thập kể từ năm 2018.

Để xác thực tính chính xác Các trò chơi trong casino các mô hình gió, nhóm đã so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu gió thực tế được thu thập từ cơ sở dữ liệu WMI. Các thành viên trong nhóm tập trung vào ba hướng chiếm hơn 74% kiểu gió Các trò chơi trong casino hòn đảo: tây bắc, tây và tây nam.

“Khi hỗ trợ nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực này, điều quan trọng là phải có một công cụ chính xác có thể tái tạo các điều kiện trong thế giới thực với độ chính xác cao,” Craig lưu ý, “và Fluent đã cung cấp cho chúng tôi công cụ đó. Nó cực kỳ mạnh mẽ — và là một trong số ít giải pháp tôi có thể nghĩ ra để tạo ra loại hình thái này ở quy mô vật lý lớn như vậy.

“Chúng tôi rất hài lòng với sự dễ dàng tương đối Các trò chơi trong casino việc thiết lập lưới trong Fluent khi chúng tôi đã thành thạo và với độ chính xác Các trò chơi trong casino kết quả. Tôi sẽ không biết cách giải quyết một vấn đề lớn và phức tạp như vậy bằng bất kỳ công cụ nào khác.”

Một mô hình đáng tin cậy với nhiều ứng Các trò chơi trong casino đa dạng

Nhờ nỗ lực Các trò chơi trong casino Craig và các sinh viên nghiên cứu tại Đại học Pretoria, SANAP và các nhóm bảo vệ môi trường khác đã có được phương tiện đáng tin cậy để ước tính đặc tính gió gần mặt đất trên Đảo Marion. Tốc độ gió trung bình, nhiễu loạn, gió giật và các hiện tượng gió quy mô nhỏ khác có thể được tái tạo tại bất kỳ vị trí nào trên đảo mà không cần sử dụng các phương pháp giám sát vật lý xâm phạm môi trường.

Các nhà khoa học về biến đổi khí hậu có thể sử dụng mô hình này để đánh giá các kiểu gió đang phát triển như thế nào theo thời gian và những thay đổi đó sẽ tác động như thế nào đến các loài chim và thực vật trên đảo. Hiện tại, mô hình gió Fluent đang được áp dụng để dự đoán sự phát tán Các trò chơi trong casino hạt giống thực vật, điều tra hành vi bay và làm tổ Các trò chơi trong casino chim, đồng thời nghiên cứu tác động Các trò chơi trong casino gió đến tỷ lệ tử vong Các trò chơi trong casino cả các loài động vật và thực vật.

Vào năm 2024, các nhà bảo tồn có kế hoạch tiêu diệt chuột nhà khỏi Đảo Marion vì loài gặm nhấm này đang giết chết gà con Các trò chơi trong casino các loài có nguy cơ tuyệt chủng như chim hải âu lang thang. Được giới thiệu bởi những người săn hải cẩu vào đầu thế kỷ 19, ngày nay loài gặm nhấm này đang tràn ngập hòn đảo.

“Dự án lập mô hình gió Đảo Marion là một ví dụ tuyệt vời về giá trị mà mô phỏng mang lại,” Craig nói. “Với điều kiện thời tiết khắc nghiệt và tình trạng hoang sơ Các trò chơi trong casino Đảo Marion, sẽ không thể tạo ra các trạm vật lý để đo và nghiên cứu các kiểu gió thay đổi.