Dissertação

{pt_PT=Prediction and simulation of trajectories of drifting objects off the Coast of Portugal} {} EVALUATED

{pt=O objetivo desta dissertação é desenvolver uma ferramenta de previsão e simulação da trajetória de objetos à deriva para apoio às operações de busca e salvamento e comparar os resultados com programas existentes. Inicialmente descrevem-se as operações de Busca e Salvamento em águas Portuguesas, assim como a Legislação nacional e internacional em vigor. Apresenta-se a formulação de modelos de deriva simples para diferentes tipos de objetos. São identificados e descritos dois exemplos de programas utilizados atualmente na previsão da localização de objetos à deriva. Descrevem-se os principais tipos de padrões de busca utilizados no mar e suas vantagens e desvantagens. Apresenta-se a ferramenta desenvolvida para a previsão e simulação da deriva de diferentes tipos de objetos sob a ação do vento e da corrente marítima, tendo em conta as incertezas associadas ao processo utilizando Simulação de Monte Carlo. Quatro cenários diferentes são analisados e comparados com as previsões do software Opendrift e com formulações empíricas. Os resultados das simulações mostram-se coerentes com o os obtidos pela ferramenta de comparação, validando assim o modelo desenvolvido. Por fim, é adotado um modelo Gaussiano misto bivariado (Gaussian Mixture Model) para a modelação probabilística da localização final do objeto calculada usando a ferramenta desenvolvida e simulação de Monte Carlo. Este modelo probabilístico é então usado para definir a área de procura correspondente a uma probabilidade de 95% de contenção do objeto para cada cenário. É efetuada uma comparação entre diferentes cenários e entre três objetos diferentes ao largo da costa de Portugal., en=The objective of this dissertation is to develop a tool to predict and simulate the drift of objects at sea to support Search and Rescue operations and compare it with existing software. First the Maritime Search and Rescue operations in Portuguese waters as well as the related National and International Legislation are described. A summary of the formulations associated with basic drifting models is provided according to the type of floating object. Some examples of tools used nowadays for object location prediction at sea are introduced and explained. The most common types of search patterns used are described as well as their vantages and disadvantages. A tool is developed to predict and simulate the trajectory of objects due to the effect of wind and current and taking into account the uncertainties in the process using Monte Carlo Simulation. Four different scenarios are analyzed and compared with the predictions of the Opendrift software and with empirical formulations. The simulation results are in line with the ones obtained by the comparing tool, making a good statement for the developed tool reliability. A bivariate Gaussian Mixture Model is adopted for probabilistic modeling of object final locations calculated using the developed tool and by Monte Carlo Simulation. This probability model is then used to define the area corresponding to a 95% probability of object containment for every scenario. A comparison between different scenarios and between three different objects off the Coast of Portugal is carried out.}
{pt=Busca e Salvamento, Dinâmica de Deriva, Simulação de Monte Carlo, Trajetória de Objetos à Deriva, Modelação Probabilística., en=Search and Rescue, Drifting Dynamics, Leeway, Monte Carlo Simulation, Trajectory Prediction of Drifting Objects, Probabilistic Modeling.}

Dezembro 4, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Ângelo Manuel Palos Teixeira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado