Elk jaar sterven honderden mensen op zee als gevolg van ongevallen met schepen en vliegtuigen. Hulpdiensten hebben weinig tijd om mensen in het water te redden, omdat de kans om een ​​persoon levend te vinden na zes uur sterk daalt. Naast getijden en uitdagende weersomstandigheden, onstabiele kuststromingen maken zoek- en reddingsoperaties vaak buitengewoon moeilijk.

Nieuw inzicht in kuststromen verkregen door een internationaal onderzoeksteam onder leiding van George Haller, Hoogleraar niet-lineaire dynamiek aan de ETH Zürich, belooft de huidige opsporings- en reddingstechnieken te verbeteren. Met behulp van tools uit de dynamische systeemtheorie en oceaangegevens, het team heeft een algoritme ontwikkeld om te voorspellen waar objecten en mensen die in het water drijven, zullen drijven. "Ons werk heeft een duidelijk potentieel om levens te redden, " zegt Mattia Serra, voormalig Ph.D. student aan de ETH en nu een postdoctoraal onderzoeker aan Harvard, wie is de eerste auteur van een recent gepubliceerd onderzoek in? Natuur Communicatie.

Verborgen vallen leiden tot vermiste personen

Bij de huidige reddingsoperaties op zee, uitgebreide modellen van oceaandynamiek en weersvoorspellingen worden gebruikt om het pad van drijvende objecten te voorspellen. Voor snel veranderende kustwateren, echter, dergelijke voorspellingen zijn vaak onnauwkeurig vanwege onzekere parameters en ontbrekende gegevens. Als resultaat, een zoekopdracht kan op de verkeerde locatie worden gestart, waardoor kostbare tijd verloren gaat.

Het onderzoeksteam van Haller behaalde wiskundige resultaten die voorspelden dat objecten die op het oppervlak van de oceaan drijven, zouden moeten samenkomen langs een paar speciale curven die ze TRansient Attracting Profiles (TRAP's) noemen. Deze rondingen zijn onzichtbaar voor het blote oog, maar kan worden geëxtraheerd en gevolgd uit actuele gegevens over het oceaanoppervlak met behulp van recente wiskundige methoden die zijn ontwikkeld door het ETH-team. Dit maakt een snelle en nauwkeurige planning van zoekpaden mogelijk die minder gevoelig zijn voor onzekerheden in tijd en plaats van het ongeval.

Een nieuw hulpmiddel voor reddingswerkers

In samenwerking met een team van MIT's Department of Mechanical Engineering, een groep van het Woods Hole Oceanographic Institute en de U.S. Coast Guard, het ETH-team testte hun nieuwe, TRAP-gebaseerd zoekalgoritme in twee afzonderlijke oceaanexperimenten nabij Martha's Vineyard nabij de noordoostkust van de Verenigde Staten. Werken met dezelfde realtime gegevens die beschikbaar zijn voor de kustwacht, het team heeft met succes TRAP's in de regio in realtime geïdentificeerd. Ze ontdekten dat boeien en oefenpoppen die in het water werden gegooid zich inderdaad snel verzamelden langs deze evoluerende bochten. "Van de verschillende concurrerende benaderingen die in dit project zijn getest, dit was het enige algoritme dat consequent in situ werkte, ' zegt Haller.

"Onze resultaten worden snel verkregen, gemakkelijk te interpreteren en goedkoop te implementeren, ", zegt Serra. Hij voegt eraan toe dat de methode die ze hebben ontwikkeld ook het potentieel heeft om de evolutie van olielozingen te voorspellen. Het volgende plan van de onderzoeksgroep is om hun nieuwe voorspellingstool ook in andere oceaanregio's te testen. Haller zegt:"We hopen dat deze methode een standaard onderdeel wordt van de toolkit van kustwachten overal."