TITAN2D – Wikipedia

TITAN2D ist eine Geoflow-Simulationssoftware für geologische Forscher. Es wird als freie Software vertrieben.

Überblick[edit]

TITAN2D ist eine kostenlose Softwareanwendung, die von der Geophysical Mass Flow Group am Staatliche Universität von New York (SUNY) in Buffalo. TITAN2D wurde entwickelt, um körnige Strömungen (hauptsächlich geologische Massenströme wie Trümmerlawinen und Erdrutsche) über digitale Höhenmodelle (DEM) von natürlichem Gelände zu simulieren. Der Kodex soll Wissenschaftlern und Katastrophenschutzbehörden dabei helfen, das Risiko von Gefahren durch trockene Trümmerströme und Lawinen einzuschätzen und diese zu mindern. TITAN2D kombiniert numerische Simulationen eines Flusses mit digitalen Höhendaten von natürlichem Gelände, die über eine GIS-Schnittstelle (Geographical Information System) wie GRASS unterstützt werden.

TITAN2D kann mehrere Prozessoren ausführen. Eine MPI-Anwendungsprogrammierschnittstelle (Message Passing Interface, API) ermöglicht die parallele Berechnung auf mehreren Prozessoren, wodurch die Rechenleistung effektiv erhöht, die Rechenzeit verkürzt und große Datenmengen verwendet werden können.

Das adaptive Gittern ermöglicht die Konzentration der Rechenleistung auf Regionen von besonderem Interesse. Die Netzverfeinerung erfasst die komplexen Strömungsmerkmale, die an der Vorderkante einer Strömung auftreten, sowie Orte, an denen schnelle Änderungen der Topographie große Massen- und Impulsflüsse induzieren. Die Netzverfeinerung wird angewendet, wenn die Lösungswerte relativ konstant oder klein sind, um die Recheneffizienz weiter zu verbessern.

TITAN2D erfordert eine anfängliche Volumen- und Formschätzung für das Ausgangsmaterial, einen Grundreibungswinkel und einen inneren Reibungswinkel für den simulierten Granulatfluss. Die direkten Ausgaben des Programms sind dynamische Darstellungen der Tiefe und des Impulses einer Strömung. Sekundäre oder abgeleitete Ausgaben umfassen die Strömungsgeschwindigkeit und solche vor Ort beobachtbaren Größen wie Anlaufhöhe, Ablagerungsdicke und Überschwemmungsfläche.

Mathematisches Modell[edit]

Das TITAN2D-Programm basiert auf einem tiefengemittelten Modell für ein inkompressibles Coulomb-Kontinuum, eine körnige Strömung mit flachem Wasser. Die Erhaltungsgleichungen für Masse und Impuls werden mit einem Reibungsterm vom Coulomb-Typ für die Wechselwirkungen zwischen den Körnern des Mediums und zwischen dem körnigen Material und der Grundfläche gelöst. Das resultierende hyperbolische Gleichungssystem wird unter Verwendung eines parallelen, adaptiven Netz-Godunov-Schemas gelöst. Die Grundform der tiefengemittelten Regelungsgleichungen sieht wie folgt aus.

Die tiefengemittelte Massenerhaltung ist:

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Die tiefengemittelten x, y-Impulsbilanzen sind:

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Verweise[edit]

• Titan2D Benutzerhandbuch, Release 2.0.0, 2007.07.09; Geophysical Mass Flow Group, Universität Buffalo (http://www.gmfg.buffalo.edu).
• AK Patra, AC Bauer, CC Nichita, EB Pitman, MF Sheridan, M. Bursik, B. Rupp, A. Webber, A. Stinton, L. Namikawa und C. Renschler, Parallele adaptive numerische Simulation trockener Lawinen über natürlichem Gelände, Zeitschrift für Vulkanologie und geophysikalische Forschung139 (2005) 1-21.
• EB Pitman, CC Nichita, AK Patra, AC Bauer, MF Sheridan und M. Bursik, Berechnung granularer Lawinen und Erdrutsche, Physik der FlüssigkeitenVol. 15, Nummer 12 (Dezember 2003).
• MF Sheridan, AJ Stinton, A. Patra, EB Pitman, A. Bauer, CC Nichita, Bewertung des Titan2D-Massenflussmodells unter Verwendung der Little Tahoma Peak-Lawinen von 1963, Mount Rainier, Washington, Zeitschrift für Vulkanologie und geophysikalische Forschung139 (2005) 89-102.
• EB Pitman, C. Nichita, A. Patra, AC Bauer, M. Bursik und A. Webber, Eine numerische Untersuchung körniger Strömungen auf erodierbaren Oberflächen, 24. März 2003.
• B. Rupp, M. Bursik, A. Patra, B. Pitman, A. Bauer, C. Nichita, R. Saucedo, J. Macias, 2003,Simulation pyroklastischer Strömungen des Colima-Vulkans in Mexiko mit dem TITAN2D-Programm, AGU / EGS / EUG Spg Meet., Geophysikalische Forschungszusammenfassungen5 (12857).
• E. Munoz, D. Palacios, L. Namikawa, M. Sheridan, C. Renschler, Kontrast zwischen Computersimulationen und Feldbeobachtung von Popocatepetl Lahars, Geophysikalische ForschungszusammenfassungenVol. 6, 04599, 2004, European Geosciences Union.

Siehe auch[edit]

Externe Links[edit]