国王潮汐提供皇家价值
研究人员利用公民科学家收集的数据来改进洪水模型
第三届年度“捉王”活动于周日上午举行,训练有素的志愿者来到汉普顿路的海岸,绘制出一年中最高天文潮汐的范围,尽管潮汐的范围可能不像近年来那么“雄伟”,但它为公民科学家提供的数据仍然是黄金。
威廉玛丽大学弗吉尼亚海洋科学研究所的德里克·洛夫蒂斯是“捕捉国王”项目的首席科学家,他说:“南风、降雨延迟以及墨西哥湾流的离岸移动导致我们的模型预测的洪水比我们的一些志愿者在以前的事件中甚至在过去几周内看到的要少。”但是,他指出,他们的水位测量仍然将在改进VIMS的街道水位淹没模型方面发挥重要作用:“这些数据将有助于验证大气因素对预测洪水水位的影响,”Loftis说。
周日国王潮的水位几乎比10月中旬的水位低了一英尺,当时由于近海东北风和季节性高潮的综合影响,切萨皮克湾出现了一个引人注目的“晴天洪水”。洛夫蒂斯说:“比较我们的志愿者在这两次事件中收集的数据,将有助于我们更好地理解风、雨和洋流等非潮汐因素如何影响我们模型的洪水预测。”
洛夫蒂斯在VIMS海岸资源管理中心的同事卡伦·杜林(Karen Duhring)一直在积极培训“抓国王”志愿者,今年的志愿者人数给她留下了深刻的印象——特别是考虑到天气预报说早上会下雨、刮风。
杜林说:“虽然潮水的水平并不极端,也不令人印象深刻,但近300名公民科学家的能量水平和数据收集工作确实令人印象深刻。”
“抓住国王”是前弗吉尼亚飞行员记者戴夫·梅菲尔德、当地非营利组织湿地观察和洛夫蒂斯的斯基普·斯泰尔斯的创意,旨在提高人们对沿海洪水和海平面上升的认识,让参与者亲眼看到一个令人不安的现实:在未来几十年内, 正常的涨潮将与今天的年度“王潮”一样高, 而国王潮汐将达到现在只有在风暴期间才能看到的高度。
梅菲尔德说:“我们关心王潮,因为它们预示着未来几十年将会发生什么。”“它们是通往未来的一扇窗户。”
“抓住国王”的参与者使用免费的“海平面上升”应用程序收集数据,该应用程序由斯泰尔斯与诺福克的软件公司Concursive联合开发。这些“国王的侍从”手里拿着手机,沿着潮水高峰附近的水线走着,每隔几步就用拇指按一下“GPS大头针”,以标记潮水淹没的程度。
洛夫蒂斯说:“这款应用为我们提供了一种绘制整个汉普顿路地图的简便方法。“今年,近300名志愿者收集了35000多个GPS点和218张带有地理标记的照片,用于在整个弗吉尼亚州的潮汐区进行地理空间比较,这使我们能够在整个地区验证我们的模型。”
Flood-model验证
VIMS的街道水位淹没模型建立在水位传感器网络的数据基础上,以预测汉普顿路沿岸洪水的时间和地点——从切萨皮克湾的宽阔海岸线到最狭窄的潮汐小溪。
{{youtube:medium|3J9VtXM7hBQ,了解Derek Loftis如何使用在Catch the King活动中志愿者收集的数据来验证VIMS的街道级洪水模型。}
Loftis使用在Catch the King和其他洪水事件期间收集的数据,通过对预测和观察到的水位进行细致的逐细胞比较,来验证模型的预测。他说:“我们从应用程序中获取GPS值,以及我们模型中的120万个独立网格单元,并将观察到的和预测的时间序列进行比较。然后,我们利用任何差异来帮助改进模型。”
Loftis甚至创建了一个工具,允许Catch the King的参与者自己检查验证。他说:“我们建立了一个在线地图,让人们可以在他们的任何点和我们的模型预测的最大淹没程度之间进行测量。”“他们可以使用在线测量工具,以英尺为单位查看他们记录的高潮线和模型预测的高潮线之间的差异。”
这种差异通常不是源于模型用来模拟水位变化的物理问题,而是源于海拔数据的不准确。尽管激光雷达技术——使用飞机上安装的激光来绘制地面高度——极大地改善了弗吉尼亚州和世界各地的高程地图,但一些地形类型仍然存在问题。洛夫蒂斯说:“激光雷达无法穿透茂密的树木,也无法穿透桥下或涵洞,所以我们需要人们亲自前往这些麻烦的地方。”
洛夫蒂斯说,这就是“抓住国王”的媒体合作伙伴——《弗吉尼亚飞行员》、《每日新闻》、WHRO和WVEC——发挥特别重要作用的地方。“自2014年以来,我们一直在使用海平面上升应用程序收集数据,”他说,“但没有媒体的支持,每个人都倾向于去一个他们知道洪水的地方——例如,诺福克的海牙。我们的媒体合作伙伴至关重要,他们让人们知道,不要只在我们已经知道有问题的地方收集数据,而是要向最需要模型验证的地区传播数据。”
杜林在2019年验证了这一沟通努力的成功。“我们的志愿者,”她说,“通过绘制中半岛、北岸和东海岸的地图,扩大了我们的覆盖范围,记录了洪水是如何影响农村地区以及诺福克等城市地区的。”
伊恩·谢恩(Ian Cheyne)是今年活动的志愿者,他是北颈部分会的十几名园艺大师之一,他说:“我们在休利特角(Hughlett Point)、戴默溪(Dymer Creek)和拉帕汉诺克河(Rappahannock River)的一些地方走了大约500码的海滩。我们度过了一段美好的时光,每个人都热衷于再做一次,让更多的人参与进来。”
支持今年的“抓住国王”活动的是联邦经常性洪水恢复中心,这是VIMS、老道明大学和W&M法学院弗吉尼亚海岸政策中心之间的合作伙伴关系。今年活动的主要赞助商是汉普顿路卫生区和AECOM。其他赞助商包括巴顿环境教育倡议组织、汉普顿路社区基金会和汉普顿路商会的年轻专业人士tHRive。
虽然今年的“抓国王”活动已经开始,但“海平面上升”应用程序随时可以通过苹果的应用商店和b谷歌Play获得,培训课程将继续为用户准备未来的涨潮和风暴事件。