Simulace tornáda ve venkovské oblasti

Název simulace: Simulace tornáda ve venkovské oblasti

Autor: Filip Javor, javf00

Modelovací nástroj: NetLogo

Definice problému

Simulace se zaměřuje na zkoumání vlivu času od vydání výstrahy tornáda na počet přeživších a evakuovaných obyvatel ve venkovské oblasti. V modelu se uvažuje pouze s lidmi, kteří se v momentě vzniku tornáda nacházejí venku. U ostatních obyvatel oblasti se počítá s tím, že se ukryjí doma ve sklepě. Dále se také zkoumá, jak velikost a rychlost tornáda ovlivňují počet přeživších. V modelu se tornádo pohybuje krajinou, zatímco lidé se snaží evakuovat do 2 bunkrů, které se nacházejí na okrajích obydlené oblasti.

Metoda

Pro simulaci byl použitý agentní model implementovaný v prostředí NetLogo. Provádění simulací bylo zautomatizováno pomocí skriptu, který zahrnuje předem definované kombinace parametrů. Pro každou kombinaci byla simulace provedena pětkrát a výsledky byly zprůměrovány, aby byly více směrodatné. Celkem bylo provedeno 1280 simulací. Následná analýza dat probíhala v Excelu, kde byla provedena korelační analýza ukazující vliv jednotlivých parametrů.

Skript byl nastaven s následujícími parametry:

• hustota zalidnění: [50, 100, 150, 200]
• rychlost tornáda [0.2, 0.3, 0.4, 0.5]
• velikost tornáda [2, 4, 6, 8]
• odezva výstrahy [10, 20, 40, 100]

Model

Popsat teorii tornáda.

Prostředí

Simulace probíhá ve virtuálním prostředí s rozložením různých objektů (domy, far-my, školy, stromy, bunkry). Prostředí má definované hranice, ve kterých se agenti pohybují. Budovy a stromy zde slouží pouze jako kulisy a nemají pro výsledky mo-delu žádnou relevanci, protože tornádo je velmi nevyzpytatelným jevem. Je možné se bavit o robustnosti budov, aby škody způsobené tornádem byli, co nejnižší, ale přesto přesný směr tornáda nedokážeme nikdy přesně predikovat, tudíž jsou prav-děpodobnosti zásahu budov tornádem čistě náhodné a závislé pouze na hustotě bu-dov v oblasti.

Agenti

• Lidé (people): Pohybují se směrem k nejbližšímu bunkru při vydání výstrahy. Mají různé rychlosti pohybu.
• Tornádo (tornadoes): Pohybuje se náhodným směrem a rychlostí, ničí vše, co se nachází v jeho dosahu.
• Domy, farmy, školy (houses, farms, schools): Slouží pouze jako kulisy, mohou být zničeny tornádem.
• Stromy (trees): Slouží pouze jako kulisy, mohou být zničeny tornádem.
• Bunkry (bunkers): Bezpečné útočiště pro lidi.

Data

Výstupy modelu jsou následující:

• evacuated-count: Počet evakuovaných lidí.
• killed-count: Počet zabitých lidí.

Heatmapa korelační matice nabízí přehlednější pohled na vztahy mezi jednotlivými proměnnými. Můžeme si všimnout několika zajímavých vztahů:

• Density a Evacuated Count: Velmi silná pozitivní korelace (0.98).
• Density a Killed Count: Středně silná pozitivní korelace (0.48).
• Tornado Size a Killed Count: Střední pozitivní korelace (0.35).
• Tornado Response a Killed Count: Slabá pozitivní korelace (0.126).

Výsledky

Je patrné, že rychlost tornáda nemá významný vliv na počet zabitých osob. Korelace je velmi slabá, což potvrzuje nízkou korelační hodnotu (0.096). Rychlost reakce má pozitivní vliv na počet zabitých osob, což naznačuje, že pomalejší reakce může zvýšit počet obětí, avšak tento vliv není příliš velký (0.126) Ukázala se střední pozitivní korelace mezi velikostí tornáda a počtem zabitých. Větší tornádo může vést k vyššímu počtu obětí, ale tento vliv je relativně malý (0.35).

Závěr

Simulace ukazuje, jak důležitý je časový interval mezi vydáním výstrahy a přícho-dem tornáda pro úspěšnou evakuaci obyvatel. Včasné varování může mírně zvýšit počet přeživších a evakuovaných, avšak tento vliv není tak velký, jak jsem očekával. Klíčovými faktory ovlivňujícími počet obětí jsou stále hustota obyvatelstva a počet evakuovaných. Další faktory, jako je rychlost a velikost tornáda, mají menší vliv na počet obětí. Přestože vliv času a vydání výstrahy je slabý, vylepšení těchto systémů může zachránit mnoho lidských životů. Pro další výzkum doporučuji pracovat také s umístěním a počtem bunkrů, které mohou mít výraznější vliv na počet přeživších.