taralino

Modellerweiterungen

Herzlichen Glückwunsch! Du hast den Kurs zum Waldbrandmodell bereits vollständig durchgearbeitet. Abschließend stellen wir noch einige Ideen zur Erweiterung des Modells vor, um weitere Erfahrungen sammeln zu können. Du kannst den untenstehenden Quellcode als Grundlage verwenden.

Windrichtung

Bislang wurde die Annahme getroffen, dass sich ein Feuer (bezogen auf die Nachbarschaft) gleichmäßig ausbreiten wird. Aber angenommen, es weht ein kräftiger Wind. Dann ist diese Annahme in der Regel nicht erfüllt. Wie kann beispielsweise ein Wind von Süden nach Norden im Modell berücksichtigt werden?

Hinternisse

Erweitere das Modell dahingehend, dass auch Hinternisse erlaubt sind. Darunter verstehen wir Zellen, auf denen keine Bäume wachsen können und die entsprechend auch kein Feuer fangen können (beispielsweise ein See in der Mitte des Spielfeldes).

Feuer fangen

Im Modell bislang hat ein Baum mit Sicherheit Feuer gefangen, wenn (mindestens) ein Baum in der Nachbarschaft gebrannt hat. Führe als weiteren Parameter eine Wahrscheinlichkeit dafür ein, dass ein Feuer auf einen benachbarten Baum überspringt. Analysiere auch diesbezüglich die selbstorganisierte Kritikalität.

Quellcode

Das grundlegende Waldbrandmodell als Vorlage zur Lösung der Aufgaben.

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <script src="taralino.js"></script>
</head>
<body>
<script>

/*******************************
  Kennzahlen zur Simulation
*******************************/

// Spielfeld (Anzahl der Zeilen und Spalten):
var n = 60;

// Wahrscheinlichkeit, dass ein Baum waechst:
var a = 0.02;

// Wahrscheinlichkeit, dass ein Blitz einschlaegt:
var b = 0.0001;


/*******************************
  Globale Variablen
*******************************/

// Spielfeld erzeugen (zweidimensionales Datenfeld):
var S = [];
for (var i = 0; i < n; i++) S.push([]);
for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) S[i].push(0);

/*
Fuer das Spielfeld gelte:
Asche : S[i][j] = 0
Baum  : S[i][j] = 1
Feuer : S[i][j] = 2
*/


/*******************************
  Funktion setup()
*******************************/

// Die Funktion wird jeweils beim Start einmalig aufgerufen.

function setup() {
  // Erzeugung der zufaelligen Startkonfiguration
  for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) {
    S[i][j] = 0;
    if (random(0,1) < 0.50) S[i][j] = 1;
  };

  Grid.init(n, n, {style:"canvas", zoom:6});
  Animation.init({fps:10});
};


/*******************************
  Funktion draw_grid()
*******************************/

// Die Funktion zeichnet das Spielfeld.

function draw_grid() {
  Grid.clear();
  for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) {
    if (S[i][j] == 0) Grid.pixel(i, j, "olive");
    if (S[i][j] == 1) Grid.pixel(i, j, "lime");
    if (S[i][j] == 2) Grid.pixel(i, j, "red");
  };
  Grid.draw();
};


/*******************************
  Funktion calculate_step()
*******************************/

// Die Funktion fuehrt einen Simulationsschritt durch.

function calculate_step() {
  var T = [];
  for (var i = 0; i < n; i++) T.push([]);
  for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) T[i].push(0);

  for (var i = 0; i < n; i++) for (var j = 0; j < n; j++) {
    // Asche-Zelle:
    if (S[i][j] == 0) {
      T[i][j] = 0;
      if (random(0,1) < a) T[i][j] = 1;
    };
    // Baum-Zelle:
    if (S[i][j] == 1) {
      T[i][j] = 1;
      if (S[(i+1)%n][j] == 2) T[i][j] = 2;
      if (S[(i+n-1)%n][j] == 2) T[i][j] = 2;
      if (S[i][(j+1)%n] == 2) T[i][j] = 2;
      if (S[i][(j+n-1)%n] == 2) T[i][j] = 2;
      if (random(0,1) < b) T[i][j] = 2;
    };
    // Feuer-Zelle:
    if (S[i][j] == 2) {
      T[i][j] = 0;
    };
  };

  return T;
};


/*******************************
  Funktion loop()
*******************************/

// Die Funktion wird automatisch immer wieder aufgerufen.

function loop() {
  S = calculate_step();
  draw_grid();
};


</script>
</body>
</html>

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