José Galaz Mora
Estudiante Magíster en Ciencias
Departamento de Ingeniería Hidráulica Ambiental
Pontificia Universidad Católica de Chile
Una biblioteca Javascript-WebGL de código abierto para la simulación rápida de tsunamis
nami.gl
USD M$10.000
227 899 fallecidos
Sumatra - 2004
9.1 Mw
Dunbar, P. K., & Weaver, C. S. (2015). US States and Territories National Tsunami Hazard Assessment: Historical record and sources for waves–Update. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
US Navy 050102-N-9593M-040 A village near the coast of Sumatra lays in ruin after the Tsunami that struck South East Asia.jpg. Dominio público
USD M$30.000
156 fallecidos
Chile - 2010
8.8Mw
Dunbar, P. K., & Weaver, C. S. (2015). US States and Territories National Tsunami Hazard Assessment: Historical record and sources for waves–Update. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
San Antonio luego del tsuami. De Atilio Alejandro, licencia Creative Commons.
USDM$ 220.085
18 453 fallecidos
Japón - 2011
9.1 Mw
Dunbar, P. K., & Weaver, C. S. (2015). US States and Territories National Tsunami Hazard Assessment: Historical record and sources for waves–Update. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Vista aérea de Minato. Imagen de dominio público, liberado por la US Marine Corps.
Percepción remota
Apoyo a la decisión
Sistemas de Alerta Temprana
Sistemas de información
Simulación numérica
Alerta: Nivel de amenaza
Simulación de tsunamis para Alerta Temprana
Generación
Propagación
Inundación
- Longitud de onda
+ Costo computacional
+ Incertidumbre
- TUNAMI
- MOST
- COMCOT
- EasyWave
...
- GeoCLAW
- CoulWave
- FunWAVE
- NeoWave
- ...
Simuladores de tsunamis para Alerta Temprana
Rapidez
Linealidad
Escalabilidad
Req. software
Req. hardware
Proceso iterativo y costoso
Simulación > Visualización >...
> Decisión/Descubrimiento
Nuevas tecnologías
(algunas) "3B" de las tecnologías web
three.js
- Computación de alto rendimiento
- Resultados reproducibles
- Visualización interactiva
- Portabilidad - multi plataforma
- Desarrollo sustentable:
Control de versiones + Open Source
Rendimiento escalable
Visualización
Colaboración
Decisión
+
“SAGE2 in UIC/EVL’s CAVE2™ Hybrid Reality Environment” http://sage2.sagecommons.org/project/introduction/
Objetivo
Contribuir al desarrollo de nuevas herramientas de simulación y visualización
Hipótesis
Es posible desarrollar un simulador de tsunamis web rápido, eficiente, preciso y versátil.
Más rápido que tiempo real
Codigo paralelizado en GPU
Modelo estándar para simulación rápida de tsunamis
Portabilidad y modularidad
Simuladores similares
Tavakkol, S., & Lynett, P. (2017). Celeris: A GPU-accelerated open source software with a Boussinesq-type wave solver for real-time interactive simulation and visualization. Computer Physics Communications, 217, 117-127.
Metodología
Modelo matemático
Modelo de fallas finitas
Proyección estereográfica
Modelo hidrodinámico
+
}
Condición inicial
Fuente: www.imaginary.org
Fuente: earthquake.usgs.gov
Modelo hidrodinámico
Ecuaciones de aguas someras
\frac{\partial \eta }{\partial t} +
\frac{1}{R cos(\theta)} \left(
\frac{\partial M}{\partial \lambda} +
\frac{\partial }{\partial \theta}(N \cos \theta)\right) = 0
\frac{\partial M}{\partial t} +
\frac{gh}{R \cos \theta} \frac{\partial \eta}{\partial \lambda} = fN
\frac{\partial N}{\partial t} +
\frac{gh}{R} \frac{\partial \eta}{\partial \theta} = -fM
f = 2 \omega sin\theta
Altura de la ola
Momentum lon
Coriolis
Profundidad océano
Momentum lat
Discretización numérica
- Diferencias finitas centradas/staggered
- Borde costero con reflexión completa
- Condición de borde: abierto, periódico, cerrado
GPGPU con WebGL
General purpose graphic processing units
three.js
¡Pero alturas de ola y velocidades en lugar de colores!
Arquitectura MVC
Modelo
Vista
Controlador
Modularidad + desarrollo sostenible
Muestra
Solicita
Instruye
Actualiza
Procesa
Ongoing:
- Validación con mediciones de boyas DART
- Bio Bio 2010
- Sumatra 2004
- Japón 2011
- Implementación con node.js
- Lanzamiento Open Source
Ejemplo de aplicación
Una plataforma educativa e interactiva que permite simular y visualizar el efecto de los tsunamis
M
V
C
M
V
C
V
C
.
.
.
Escenarios históricos
nami.js
Escenarios sintéticos
José Galaz Mora
Estudiante Magíster en Ciencias
Departamento de Ingeniería Hidráulica Ambiental
Pontificia Universidad Católica de Chile
Una biblioteca Javascript de código abierto para la simulación rápida de tsunamis
www.tsunamilab.cl
Percepción remota
Sistemas de Alerta Temprana
Sistemas de información
Simulación numérica
India *
Japón **
Chile ***
* Tsunami warning center de la india
** Tsunami warning center de Japón
*** Tsunami warning center de Chile
**** Tsunami warning center de USA?
USA ****
nami.gl
By José Galaz
