FleetMon στην έρευνα: AIS για τον προσδιορισμό της ισχύος των κυμάτων πλοίων χαμηλής συχνότητας

Η FleetMon υποστηρίζει επί του παρόντος το ερευνητικό έργο της Dr. Alexandra Muscalus από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Georgia ("Georgia Tech") στην Ατλάντα της Georgia. Χρησιμοποιεί δεδομένα AIS από το FleetMon για να διερευνήσει τον αντίκτυπο των κυμάτων των πλοίων χαμηλής συχνότητας στις ακτές στο μακρινό πεδίο.

Η Dr. Alexandra Muscalus μόλις ολοκλήρωσε το διδακτορικό της στο πρόγραμμα Ocean Science & Engineering στο Georgia Tech και σχεδιάζει να ακολουθήσει καριέρα στην έρευνα της παράκτιας μηχανικής. Οι στόχοι της ήταν να προσδιορίσει πού διαδίδονται τα απόνερα των πλοίων χαμηλής συχνότητας έξω από τον δίαυλο ναυσιπλοΐας, πόσο μακριά από τον δίαυλο μπορεί να ανιχνευθεί η υδροδυναμική υπογραφή τους και πόση ισχύ συνεισφέρουν στις ακτές στο απώτερο πεδίο. Τα απόνερα των πλοίων χαμηλής συχνότητας είναι σημαντικά, λέει, επειδή μπορούν να προκαλέσουν διάβρωση, να θέσουν σε κίνδυνο τη δημόσια ασφάλεια, να προκαλέσουν ζημιές στις παράκτιες κατασκευές και να επηρεάσουν τα παράκτια οικοσυστήματα που είναι ευαίσθητα στην υδροδυναμική.

Περίληψη του έργου

Το έργο αυτό παρακολουθεί τη διάδοση των κυμάτων των πλοίων χαμηλής συχνότητας από έναν δίαυλο ναυσιπλοΐας σε ένα σύστημα συνδεδεμένων δευτερευουσών παλιρροιακών υδάτινων οδών "μακρινής περιοχής". Αισθητήρες πίεσης και ταχύτητας αναπτύσσονται τόσο στον κύριο δίαυλο ναυσιπλοΐας όσο και στο δίκτυο του μακρινού πεδίου, και τα δεδομένα AIS συνδυάζονται από πολλαπλές πηγές για να δημιουργηθούν ίχνη πλοίων υψηλής ανάλυσης για την κίνηση στο δίαυλο ναυσιπλοΐας. Τα ίχνη χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό των ακριβών χρόνων κατά τους οποίους τα μεγάλα πλοία περνούν πάνω από πολλαπλά σημεία πηγής ή διαλείμματα στο κανάλι ναυσιπλοΐας που μπορεί να επιτρέψουν τη διάδοση των κυμάτων στο μακρινό πεδίο. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται η θεωρία των γραμμικών μακρών κυμάτων για να προβλεφθεί πότε τα κύματα που διαδίδονται κατά μήκος διαφόρων διαδρομών μέσω του δικτύου αναμένεται να φθάσουν στις τοποθεσίες των οργάνων του μακρινού πεδίου. Αυτές οι προβλέψεις συγκρίνονται με τις μετρούμενες χρονοσειρές για να επιβεβαιωθεί ποια σημεία πηγής και μονοπάτια μεταδίδουν κύματα. Η μελέτη διαπιστώνει ότι ο κυματισμός διαδίδεται έξω από το κανάλι σε όλα τα σημεία πηγής που μελετήθηκαν και μπορεί να ταξιδέψει τουλάχιστον 11 km μακριά από το κανάλι ναυτιλίας.

Ιστορικό του έργου

Τα απόνερα των πλοίων χαμηλής συχνότητας, που μερικές φορές ονομάζονται "πρωτογενή απόνερα" ή "βύθιση και κύμα", είναι ένα μίνι φαινόμενο απόνερα που μοιάζει με τσουνάμι και διαρκεί 1-3 λεπτά και παράγεται στις ακτές κοντά σε διαύλους ναυσιπλοΐας. Μια προηγούμενη μελέτη από τη διδακτορική μου εργασία διαπίστωσε ότι τα απόνερα των πλοίων χαμηλής συχνότητας είναι η κυρίαρχη πηγή υδροδυναμικής ισχύος κοντά σε μια ταχέως διαβρωμένη ακτογραμμή κατά μήκος του ναυτιλιακού διαύλου στον ποταμό Savannah της Georgia. Η μελέτη αυτή σημείωσε επίσης ότι τα απόνερα των πλοίων ήταν η κυρίαρχη πηγή ισχύος στην πίσω πλευρά ενός νησιού που βλέπει προς το κανάλι ναυτιλίας, υποδηλώνοντας ότι οι επιδράσεις από τα απόνερα επεκτείνονται πέρα από τις ακτογραμμές του καναλιού ναυτιλίας. Δεδομένης της σχετικής σημασίας της ισχύος που σχετίζεται με τα απόνερα, σχεδιάστηκε μια μελέτη παρακολούθησης για να διερευνηθούν οι πηγές και η έκταση των απόνερα των πλοίων χαμηλής συχνότητας που διαδίδονται εκτός του διαύλου ναυσιπλοΐας.

Ποια δεδομένα έχετε λάβει από το FleetMon;

Έλαβα τη θέση του σκάφους, την ώρα, την ταχύτητα, τις διαστάσεις και τους αριθμούς αναγνώρισης κατά τη διάρκεια της περιόδου που συνέλεγα τις μετρήσεις πεδίου. Συνδύασα τα παρεχόμενα δεδομένα με άλλες πηγές AIS για να δημιουργήσω ίχνη πλοίων πολύ υψηλής ανάλυσης. Αυτό μου επέτρεψε να προσδιορίσω με ακρίβεια πότε κάθε πλοίο πέρασε πάνω από κάθε "σημείο πηγής", το οποίο είναι ουσιαστικά ο χρόνος έναρξης της διαδικασίας διάδοσης από τη συγκεκριμένη πηγή. Η απόκτηση ακριβών χρόνων έναρξης ήταν ζωτικής σημασίας για την επιτυχή παρακολούθηση της διάδοσης των κυμάτων μέσω του δικτύου πλωτών οδών μακρού πεδίου και τη σύνδεση της υδροδυναμικής του μακρού πεδίου με την κυκλοφορία των πλοίων στο κανάλι ναυσιπλοΐας.

Ποιες προκλήσεις παρουσιάστηκαν;

Αρχικά, αναμέναμε μόνο ένα σημείο πηγής: ένα ρήγμα στο κανάλι που γειτνιάζει άμεσα με το δίκτυο υδατοδρομίων του μακρινού πεδίου. Ωστόσο, οι μετρήσεις μας στο πεδίο έδειξαν ότι τα απόνερα έφταναν στο μακρινό πεδίο και από δύο επιπλέον σημεία πηγής, και τα δύο αρκετά χιλιόμετρα πάνω/κάτω στο ποτάμι από την κύρια είσοδο του δικτύου. Επιπλέον, επειδή το μακρινό πεδίο αποτελούνταν από ένα δίκτυο συνδεδεμένων υδατοδρομίων, υπήρχαν πολλαπλές πιθανές διαδρομές διάδοσης από κάθε πηγή. Αυτό πρόσθεσε πολυπλοκότητα στη διαδικασία πρόβλεψης του πότε τα απόνερα από ένα δεδομένο πλοίο θα έφταναν στα όργανα του μακρινού πεδίου. Για το δίκτυο που μελετήσαμε, κάθε διέλευση πλοίου θα μπορούσε να παράγει έως και τέσσερα σύνολα κυμάτων στο μακρινό πεδίο.

Ποιο είναι το συμπέρασμα;

Τα απόνερα των πλοίων χαμηλής συχνότητας διαδίδονται εύκολα από τα σπασίματα του διαύλου ναυσιπλοΐας σε ένα μακρινό δίκτυο πλωτών οδών. Είναι σε θέση να ταξιδέψει τουλάχιστον 11 km, τη χωρική έκταση της μελέτης, και η ισχύς του στο μακρινό πεδίο στην ακτογραμμή είναι παρόμοια με εκείνη των παλιρροϊκών ρευμάτων.

Η δημοσίευση υποστηρίχθηκε εν μέρει από μια θεσμική επιχορήγηση (NA18OAR4170084) στο Georgia Sea Grant College Program από το National Sea Grant Office, National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S. Department of Commerce. Όλες οι απόψεις, οι γνώμες, τα ευρήματα, τα συμπεράσματα και οι συστάσεις που εκφράζονται σε αυτό το υλικό είναι του/των συγγραφέα/ων και δεν αντανακλούν απαραίτητα τις απόψεις του Georgia Sea Grant College Program ή της National Oceanic and Atmospheric Administration.

Έρευνα & Ανάπτυξη στο FleetMon

Σε FleetMon, δεν δημιουργήσαμε μόνο την πρώτη βάση δεδομένων σκαφών στον κόσμο, αλλά είμαστε επίσης πολύ παθιασμένοι με την έρευνα και την ανάπτυξη. Παρακινούμε τους επιστήμονες, τα ινστιτούτα και τα πανεπιστήμια να χρησιμοποιούν τις ισχυρές και προσαρμοσμένες λύσεις API και να παρέχουν πρόσβαση στην ιστορική βάση δεδομένων θέσεων σκαφών.

Η παροχή δεδομένων AIS είναι εξαιρετικά σημαντική για ερευνητικά έργα σε όλο τον κόσμο. Θα συνεχίσουμε να σας ενημερώνουμε για την έρευνα της Αλεξάνδρας.