Arus laut

Matematika bisa menyelamatkan nyawa di laut

Photo by Nikolay Bondarev from Pexels

Ratusan orang meninggal di laut setiap tahun karena kecelakaan kapal dan pesawat. Tim darurat memiliki sedikit waktu untuk menyelamatkan mereka yang terombang-aming di lautan. Ditambah dengan pasang surut dan kondisi cuaca yang menantang, arus pantai yang tidak stabil membuat operasi pencarian dan penyelamatan menjadi sangat sulit.

Wawasan baru tentang aliran pantai yang diperoleh oleh tim peneliti internasional yang dipimpin George Haller, Profesor Nonlinear Dynamics di ETH Zurich, menjanjikan peningkatan teknik pencarian dan penyelamatan yang saat ini digunakan. Menggunakan alat-alat dari teori sistem dinamik dan data lautan, tim mengembangkan algoritma untuk memprediksi di mana objek dan orang yang mengambang di air akan terbawa. “Pekerjaan kami memiliki potensi jelas untuk menyelamatkan nyawa”, ucap Mattia Serra, mantan Ph.D. mahasiswa di ETH dan sekarang menjadi mahasiswa pascadoktoral di Harvard, dan penulis studi pertama.

Perangkap tersembunyi menyebabkan orang hilang

Dalam operasi penyelamatan di laut, model rumit dinamika lautan dan prakiraan cuaca digunakan untuk memprediksi jalur benda yang terombang-ambing. Namun, untuk perairan pesisir yang berubah cepat, prediksi seperti itu sering tidak akurat karena parameter yang tidak pasti dan data yang hilang. Akibatnya, pencarian dapat diluncurkan di lokasi yang salah, menyebabkan hilangnya waktu berharga.

Tim peneliti Haller memperoleh hasil matematika yang memprediksi bahwa benda-benda yang mengambang di permukaan lautan harus berkumpul di sepanjang beberapa kurva khusus yang mereka sebut TRansient Attracting Profiles (TRAPs). Kurva ini tidak terlihat oleh mata telanjang tetapi dapat diekstraksi dan dilacak dari data arus permukaan laut langsung menggunakan metode matematika terbaru yang dikembangkan oleh tim ETH. Hal ini memungkinkan perencanaan cepat dan tepat dari jalur pencarian yang kurang sensitif terhadap ketidakpastian waktu dan tempat kecelakaan.

Orang-orang yang hanyut di lautan berkumpul di sepanjang kurva khusus, yang disebut TRAP. © George Haller / ETH Zurich

Alat baru untuk penyelamat

Bekerja sama dengan tim MIT’s Department of Mechanical Engineering, Woods Hole Oceanographic Institute dan US Coast Guard, tim ETH menguji algoritma pencarian baru berbasis TRAP dalam dua percobaan laut terpisah di dekat Martha’s Vineyard dekat pantai timur laut Amerika Serikat. Bekerja dari data real-time yang sama yang tersedia di Coast Guard, tim berhasil mengidentifikasi TRAP di wilayah tersebut secara real time. Mereka menemukan bahwa pelampung dan manikin yang dilemparkan ke dalam air memang dengan cepat berkumpul di sepanjang kurva yang berkembang ini. “Dari beberapa pendekatan yang diuji dalam proyek ini, ini adalah satu-satunya algoritma yang secara konsisten bekerja in situ, ” jelas Haller.

Hasilnya diperoleh dengan cepat, mudah diinterpretasikan, dan murah untuk diimplementasikan, ” tandas Serra. Dia menambahkan bahwa metode yang mereka kembangkan juga memiliki potensi untuk memprediksi evolusi tumpahan minyak. Rencana selanjutnya dari para penliti adalah untuk menguji alat prediksi baru mereka di wilayah laut lainnya juga. Seperti ditekankan Haller: “Harapan kami metode ini akan menjadi bagian standar dari perangkat penjaga pantai di mana pun.”

Jurnal Referensi:

Serra, M., Sathe, P., Rypina, I. et al. Search and rescue at sea aided by hidden flow structures. Nat Commun 11, 2525 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-16281-x

Tautan ke artikel asli: Mathematics can save lives at sea / ETH Zurch

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.