デザインセーフ受賞のデータセットで優れた津波モデルを実現

Oliver Peckham　オリジナル記事

2004年には、1つの津波で23万人近くが亡くなったため、津波がいつ、どのように発生するかを予測することは非常に重要な課題となっている。今回、研究者チームは、マングローブが津波の影響から沿岸地域を守ることができることを示すデータセットを作成し、2022年デザインセーフ・データセット賞を受賞した。

デザインセーフは、NSFが資金提供するサイバーインフラストラクチャで、自然災害工学研究基盤（NHERI）プログラムの傘下、テキサス・アドバンスト・コンピューティング・センター（TACC）で運営されている。デザインセーフは、データセットの共有、データ分析ツール、HPCアクセスポータルなどを提供し、自然災害の影響を理解しようとする研究者をサポートしている。デザインセーフのデータセットアワードは、Data Depotリポジトリを通じて公開された優れたデータセットを表彰するものだ。

この受賞者（2022年に受賞する4チームのうちの1つ）は、マングローブが津波から海岸線を保護する効果を研究している。この効果は、前述の2004年のインド洋津波で顕著に観察されたものである。しかし、その効果を定量化することは、単に気づくこととは別の話だ。そこで、マングローブがどのように津波から身を守るのかを理解するために、研究者たちは、樹脂製の「根」を絡ませたPVC製の「マングローブ」でマングローブ／津波テストベッドを作り、オレゴン州立大学（同じくNHERIが運営）の341フィートの水槽内にそれを建てた。そして、LiDARと一連のゲージやセンサーを使って人工マングローブ林の3Dモデルを作成し、さまざまな種類の波がその中を通過する様子を測定した。その結果、受賞したデータセットが現在公開されている。

波浪水槽内の人工マングローブ林の建設と運用の様子。画像は研究者の提供

「18mの森を通ると、波高の減衰が確認されました。マングローブは、この小さな横幅でも顕著な効果がありました」と、米国海軍兵学校の研究者であるトリ・トミチェク氏は述べている。「これは理にかなっていますが、データで検証することも重要です。」

cbecエコエンジニアリングの研究者キーナン・ケルティ氏は、「これは、マングローブシステムによる波への影響を、プロトタイプスケールで制御して調査した最初のデータセットです」と述べている。

研究チームは、このデザインセーフのインフラを高く評価している。トミチェク氏は、「Data Depotワークスペースにより、すべてのデータを定期的にアップロードでき、COVIDの予防措置により実験の全時間帯で遠隔地にいた私がデータセットをチェックアウトできる点が非常によかったです」と述べている。

研究チームは、この研究が数値シミュレーションの検証や強化に活用されることを期待している。「海面上昇、ハリケーンの増加など、エンジニアにとってエキサイティングかつ恐ろしい時代になっています。私たちは、創造的で回復力のある、持続可能なソリューションを開発する必要があります」とトミチェク氏は述べています。「この研究は、”自然とともにある工学 “にもう少し工学を取り入れようとするものです。」

研究の詳細については、論文をご覧ください。“Prototype-Scale Physical Model of Wave Attenuation Through a Mangrove Forest of Moderate Cross-Shore Thickness: LiDAR-Based Characterization and Reynolds Scaling for Engineering With Nature.”