Исследователи используют ресурсы XSEDE/TACC для изучения зон затопления в прибрежных городах на северо-западе США

Небольшие низменные прибрежные города на тихоокеанском северо-западе США, где сосредоточено население, часто изолированы и уязвимы для разрушительных штормов с сильным ветром, волнами и нагоном воды. В условиях изменения климата ожидается рост частоты и интенсивности таких штормов, что требует понимания их будущего воздействия на эти районы.

Исследователь из Университета штата Орегон Дэвид Хилл, чья работа посвящена гидрологии и гидродинамике прибрежных зон, смоделировал будущие уровни затопления залива Тилламук. Его исследование, опубликованное в Journal of Geophysical Research в январе 2015 года, количественно оценивает экстремальные уровни воды при прибрежных наводнениях. В отличие от южного или восточного побережья США, здесь основную угрозу представляют не ураганы, а крупные волны от мощных штормов, достигающие 10 метров. Эти волны могут перехлестывать через дюны и волнорезы, а также, разбиваясь у берега, создавать эффект штормового нагона.

Используя климатические данные Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), команда Хилла смоделировала все компоненты, вызывающие затопление: волны, приливы, ветер, осадки и речной сток. Благодаря выделенным ресурсам национальной киберинфраструктуры NSF Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE), вычисления проводились на суперкомпьютере Stampede в Техасском центре передовых вычислений (TACC), что позволило обрабатывать интенсивные многолетние климатические модели.

Результаты позволили рассчитать экстремальные уровни воды для различных локаций в эстуарной среде с повторяемостью в 10, 50 и 100 лет и наложить их на цифровую модель местности для определения зон затопления. Ключевой вывод исследования заключается в том, что текущие карты затопления, используемые планировщиками Орегона и предполагающие пространственно однородный уровень воды, неверны. Модели показывают значительную вариабельность уровня затопления даже в пределах небольших заливов, а будущие экстремальные уровни воды будут обусловлены не только повышением уровня моря, но и усилением волн и приливов.

«Работа с TACC через XSEDE и использование суперкомпьютеров позволили нам проверить гипотезу и применить основанные на физических процессах модели к прибрежным районам», — отметил Хилл. При поддержке гранта Oregon Sea Grant исследователи работают над распространением этой методологии на другие районы тихоокеанского северо-запада.