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Wie Wasser durch den Erdboden fließt

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Temple-Universität in Philadelphia hat erstmals eine vollkommen analytische Lösung der komplizierten nichtlinearen Gleichungen gefunden, die die Ausbreitung eines Wasserstroms im Erdboden beschreiben. Dies ermöglicht drastisch verbesserte Vorhersagungen von Überschwemmungen, da die Gleichungen nun nicht mehr numerisch linearisiert werden müssen. Darüber berichtet das Fachmagazin Journal of Hydrologic Engineering (Septemberausgabe).

Dem Leiter der Forschergruppe Sergio Serrano zufolge ermöglicht sein neues Verfahren, die Ausbreitung von Wasserströmungen im Boden ohne die Zuhilfenahme von numerischen Lösungsmethoden zu analysieren. Bisher mussten die komplizierten Gleichungen zunächst in einfachere, nur in erster Näherung gültige lineare Gleichungen verwandelt werden, die dann von einem Computer bearbeitet werden konnten.

Die Linearisierung verhinderte Serrano nach korrekte Vorhersagungen des Auftretens von weiträumigen Überschwemmungen. Mit dem neuen Modell hingegen sollen derartige Fehler nicht mehr auftreten. Auch die Ausbreitung von in
Wasser gelösten Schadstoffen nach Industrieunfällen könnte nun genauer modelliert werden.

Die Studie der Forscher ist ein weiteres Beispiel dafür, dass analytische Lösungen numerischen oftmals vorzuziehen sind. Tatsächlich wird im Zeitalter von Supercomputern oft vergessen, dass selbst gewaltige Simulationsprogramme in der Regel auf linearisierten Gleichungen beruhen und somit nur annährend korrekt sind.

Stefan Maier
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