science >> Wetenschap >  >> Fysica

Simulaties tonen effecten van drijfvermogen op drift in Florida Current

Mat-vormig, rechthoekig, bol en kubus speciaal driftertraject (vast), Maxey-Riley gemodelleerd traject (gestippeld), en het gebied overspannen door Maxey-Riley-trajecten. Krediet:Maria Josefina Olascoaga

Het verkrijgen van een beter begrip van hoe objecten in de oceaan drijven, is van belang voor een breed scala aan toepassingen, zoals het volgen van algen, het voorspellen van de locaties van wrakstukken en puin en beter focussen op het opruimen van zwerfvuil in de oceaan. De meeste manieren waarop onderzoekers dergelijke bewegingen modelleren, zijn grotendeels stuk voor stuk samengesteld en missen een systematische aanpak. Een nieuwe poging lijkt een duidelijker alternatief te bieden.

Onderzoekers hebben de resultaten vrijgegeven van een experiment dat gericht is op het volgen van verschillende objecten terwijl ze in de Florida Current drijven, een thermische oceaanstroom die vanuit de Straat van Florida rond het schiereiland Florida en langs de zuidoostkust van de Verenigde Staten stroomt voordat hij zich bij Kaap Hatteras voegt bij de Golfstroomstroom. Met behulp van satellietgegevens, de groep ontwikkelde een nieuw model voor hoe objecten drijven op basis van de resultaten en heeft een week lang vier soorten aangepaste boeien of drifters in de gaten kunnen houden.

Hoofdauteur Maria Josefina Olascoaga zei dat zij en haar groep tot de eersten behoren die het Maxey-Riley-raamwerk toepassen op het gebied van oceanografie en de brede implicaties ervan voor vele takken van oceaanwetenschap inzien. Ze bespreken hun werk in de Fysica van vloeistoffen .

"Momenteel, er zijn inspanningen gericht op het opruimen van voornamelijk plastic zwerfvuil in de oceaan, "zei Olascoaga. "Het succes van die inspanningen zou sterk profiteren van ons werk, omdat het middelen biedt voor het effectief ontwerpen van reinigingsstrategieën door iemand in staat te stellen de regio's binnen de grote afvalplekken waar zwerfvuil zich ophoopt beter te identificeren."

Bepalen hoe objecten in een stromende vloeistof bewegen, is notoir moeilijk. Na bijna een eeuw onderzoek, het Maxey-Riley-raamwerk werd in de jaren tachtig aangeboden voor het oplossen van de vloeistofstroomvergelijking met bewegende grenzen en is een belangrijk hulpmiddel geworden bij het bestuderen van deeltjesbeweging in vloeistofdynamica.

In december 2017, onderzoekers vrijgegeven kubusvormige, bolvormig, plaatvormige en matvormige ontworpen drifters in de wateren voor de kust van Florida, elk ongeveer 1 kubieke voet groot en uitgerust met een GPS-tracker die elke zes uur satellieten pingde.

De matvormige speciale zwerver is ontworpen om de eigenschappen van sargassum na te bootsen, een macroalg die betrokken is bij vieze geuren, verkleuring van de watervoorziening en roestend metaal aan de kusten van het Caribisch gebied.

De groep concentreerde zich op hoe verschillende variabelen de traagheid van elke boei in de loop van de tijd beïnvloedden, inclusief straal, vorm, drijfvermogen en onderdompelingsdiepte. Vanaf daar, ze ontdekten dat het drijfvermogen van een boei het grootste effect had op zijn baan in de oceaan.

Olascoaga hoopt dat het werk van de groep anderen inspireert om experimentele gegevens te gebruiken om de oceanen van de wereld te modelleren. De groep hoopt de bewegingen van sargassum-macroalgen verder te onderzoeken.