Hundratals människor dör varje år till sjöss på grund av fartygs- och flygplanolyckor. Räddningsteam har lite tid att rädda dem i vattnet eftersom sannolikheten att hitta en person vid liv sjunker efter sex timmar. Utöver tidvatten och utmanande väderförhållanden, ostadiga kustströmmar gör ofta sök- och räddningsoperationer oerhört svåra.

Ny inblick i kustflöden som tagits fram av ett internationellt forskargrupp under ledning av George Haller, Professor i icke -linjär dynamik vid ETH Zürich, lovar att förbättra sök- och räddningsteknikerna som för närvarande används. Med hjälp av verktyg från dynamisk systemteori och havsdata, laget har utvecklat en algoritm för att förutsäga var föremål och människor som flyter i vatten kommer att driva. "Vårt arbete har en tydlig potential att rädda liv, "säger Mattia Serra, tidigare doktorand student vid ETH och nu postdoktor vid Harvard, vem är den första författaren till en studie som nyligen publicerades i Naturkommunikation.

Dolda fällor leder till försvunna personer

I dagens räddningsinsatser till sjöss utarbetade modeller av havsdynamik och väderprognoser används för att förutsäga vägen för drivande objekt. För snabbt föränderliga kustvatten, dock, sådana förutsägelser är ofta felaktiga på grund av osäkra parametrar och saknade data. Som ett resultat, en sökning kan startas på fel plats, orsakar förlust av dyrbar tid.

Hallers forskargrupp fick matematiska resultat som förutsäger att föremål som flyter på havets yta bör samlas längs några speciella kurvor som de kallar TRansient Attracting Profiles (TRAPs). Dessa kurvor är osynliga för blotta ögat, men kan extraheras och spåras från momentana data från havsytan med hjälp av senaste matematiska metoder som utvecklats av ETH -teamet. Detta möjliggör snabb och exakt planering av sökvägar som är mindre känsliga för osäkerhet i tid och plats för olyckan.

Ett nytt verktyg för räddare

I samarbete med ett team vid MIT:s avdelning för maskinteknik, en grupp av Woods Hole Oceanographic Institute och U.S. Coast Guard, ETH -teamet testade sitt nya, TRAP-baserad sökalgoritm i två separata havsexperiment nära Martha's Vineyard nära USA:s nordöstra kust. Arbetar utifrån samma realtidsdata som är tillgänglig för kustbevakningen, laget identifierade framgångsrikt TRAPs i regionen i realtid. De fann att bojar och manikiner som kastades i vattnet faktiskt snabbt samlades längs dessa utvecklande kurvor. "Av flera konkurrerande metoder testade i detta projekt, detta var den enda algoritmen som konsekvent fungerade in situ, säger Haller.

"Våra resultat uppnås snabbt, lätt att tolka och billigt att genomföra, "säger Serra. Han tillägger att den metod de har utvecklat också har potential att förutsäga utvecklingen av oljeutsläpp. Nästa plan för forskargruppen är att testa deras nya förutsägelsesverktyg även i andra havsregioner. Haller säger, "Vår förhoppning är att den här metoden ska bli en standarddel av kustbevakningens verktygssats överallt."