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

www.tsunamilab.cl

M

V

C

M

V

C

V

C

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Escenarios históricos

nami.js

Escenarios sintéticos