Continental Divide

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2 collaborators

Uri_dolphin3 Uri Wilensky (Author)
Eytan Bakshy (Author)

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earth science 

Tagged by Reuven M. Lerner almost 6 years ago

elevation 

Tagged by Reuven M. Lerner about 6 years ago

flooding 

Tagged by Reuven M. Lerner about 6 years ago

gis 

Tagged by Josh Unterman about 10 years ago

Model group CCL | Visible to everyone | Changeable by group members (CCL)
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WHAT IS IT?

This model demonstrates one way to locate a continental divide. A continental divide separates a continent into two regions based on two bodies of water. Rain in one region flows into one body of water and rain in the other region flows into the other.

In the example data, the continent is North America and the two bodies of water used to calculate the divide are the Pacific and Atlantic oceans.

HOW IT WORKS

The model is initialized with an elevation map. Then both oceans systematically rise, bit by bit. The two floods run towards each other over the continent and eventually crash. The continental divide is precisely where the two floods collide.

HOW TO USE IT

SETUP initializes the model. Elevations are stored in the patches and they are colored appropriately. Also, the two floods are started off on the coasts.

GO runs the model. When the floods cannot advance any more with the given height of the water, the water level is raised a little bit. Eventually, when the whole continent has been flooded and the continental divide has been found, the model stops automatically.

THINGS TO NOTICE

The two floods move at different rates.

The first 100 meters of flood covers more land than the last 100 meters. What about in between?

Land that's flooded later isn't necessarily higher elevation. (Why?)

THINGS TO TRY

Use the speed slider to slow the model down and watch what happens in more detail.

Increase the patch-size to get a better view of the action. (Because the elevation data assumes specific dimensions, you can't change the number of patches in the model.)

EXTENDING THE MODEL

Make a slider to control how much water-height changes when the flooding at a given water-height has stopped.

Make a slider for controlling how many colors from FLOODED-GROUND-COLOR-LIST get used. With a smaller number, the flooded land's elevation is easier to see. With a larger number, the progression of flooding is easier to see.

Is there a difference if neighbors is used instead of neighbors4? Make a switch to toggle between the two options and compare them.

Try the model with a more detailed dataset.

Allow the user of the model to specify different bodies of water than the Atlantic and Pacific oceans. For example, it'd be interesting to see which water flows into the Gulf of Mexico and which flows into the Atlantic.

Allow the user to import maps of other parts of the world.

NETLOGO FEATURES

Note the use of turtles to represent the edges of the flood. Instead of asking all the patches to find the ones on each edge, we only need to ask the turtles to act. Since at any given moment only a few patches are at a flood edge, this is much faster.

Note the used of foreach on multiple lists to initialize the elevation data in the patches.

RELATED MODELS

Grand Canyon

CREDITS AND REFERENCES

This model was inspired by Brian Hayes' article "Dividing the Continent" in American Scientist, Volume 88, Number 6, page 481. An online version can be found here: http://www.americanscientist.org/template/AssetDetail/assetid/20828?&print=yes

Thanks to Josh Unterman for his work on this model.

HOW TO CITE

If you mention this model in a publication, we ask that you include these citations for the model itself and for the NetLogo software:

COPYRIGHT AND LICENSE

Copyright 2007 Uri Wilensky.

CC BY-NC-SA 3.0

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ or send a letter to Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA.

Commercial licenses are also available. To inquire about commercial licenses, please contact Uri Wilensky at uri@northwestern.edu.

Comments and Questions

Extensions (Question)

Hello, I'm working on a piece of coursework for my masters and need help on the extension of other maps, is it possible to do this?

Posted about 1 month ago

Click to Run Model

patches-own [
  elevation
]

globals [
  water-height    ;; how high the floods are currently
  raise-water?    ;; true or false, are we ready for the water to go higher?
  ;; The rest of the variables are used only for coloring.
  flood-1-color flood-2-color
  ocean-color divide-color
  initial-ground-color flooded-ground-colors
]

;;;
;;; SETUP PROCEDURES
;;;

to setup
  clear-all
  set-default-shape turtles "circle"
  setup-colors
  setup-elevations
  setup-floods
  color-world
  reset-ticks
end 

to setup-elevations
  ;; Here we're using FOREACH to walk down two lists simultaneously:
  ;; the list of patches, and the list of elevations.
  (foreach (sort patches) elevation-data
     [ ask ?1 [ set elevation ?2 ] ] )
end 

to setup-floods
  ask patches [
    if elevation = -1 [
      sprout 1 [ set color flood-1-color ]
    ]
    if elevation = -2 [
      sprout 1 [ set color flood-2-color ]
    ]
  ]
end 

;;;
;;; MAIN PROCEDURES
;;;

to go
  if not any? turtles [ stop ]
  set raise-water? true
  ask turtles [ flood ]
  ask turtles [ check-for-divide ]
  ;;; if raise-water? didn't get set to false when FLOOD happened,
  ;;; there won't be more flooding at the current water-height, so raise it
  if raise-water? [
    ;; raising by 5 is less accurate than raising by 1, but it's faster
    set water-height water-height + 5
  ]
  tick
end 

to flood  ;; turtle procedure
  let my-color color
  let unflooded-neighbors neighbors4 with [shade-of? pcolor initial-ground-color and
                                           not any? turtles-here with [color = my-color]]
  if not any? unflooded-neighbors [
    recolor-patch
    ;; we won't do any more flooding from this patch
    die
  ]
  ask unflooded-neighbors with [elevation < water-height] [
    sprout 1 [
      set color my-color
      set raise-water? false
    ]
  ]
end 

;;; if the two floods are colliding, we must be on the divide

to check-for-divide  ;; turtle procedure
  if any? other turtles-here [
    set pcolor divide-color
    ask turtles-here [ die ]  ;; turtles-here includes me, so I die too
  ]
end 

;;;
;;; COLOR PROCEDURES
;;;

to setup-colors
  set flood-1-color yellow + 1
  set flood-2-color orange + 1
  set ocean-color black
  set divide-color red
  set initial-ground-color brown
  set flooded-ground-colors [magenta blue sky turquoise lime green]
end 

to color-world
  ask patches [
    ifelse elevation < 0 [    ;; check: is ocean?
      set pcolor ocean-color
    ] [
      set pcolor scale-color initial-ground-color elevation -250 max-elevation
    ]
  ]
end 

to recolor-patch  ;; turtle procedure
  ;; while staying within the bounds of the list,
  ;; find the (water-height / 150)th element of the flooded-ground-colors
  let current-flooded-ground-color item (max list 0
                                                 (min list (length flooded-ground-colors - 1)
                                                           (floor (water-height / 150))))
                                        flooded-ground-colors
  set pcolor scale-color current-flooded-ground-color elevation -250 max-elevation ; -250 makes things lighter than the ocean
end 

;;;
;;; THE MAP
;;;

to-report max-elevation
  report 3000
end 

to-report elevation-data
  ;; -3 is ocean, -1 is the west coast, -2 is the east coast
  report [
    -3 -3 -3 -3 -1 32 92 145 190 258 348 426 493 544 580 603 614 610 589 572 558 571 610 627 621 650 714 762 793 831 876 878 838 817 816 861 951 1008 1032 1063 1100 1163 1250 1285 1266 1239 1201 1149 1081 1032 1001 958 904 849 792 742 698 628 533 486 489 490 489 467 424 335 201 124 106 101 109 119 130 144 161 172 179 180 175 174 176 207 267 292 280 274 274 275 275 275 274 274 274 274 274 281 295 339 413 418 354 287 215 169 148 120 86 45 -3 -3 -3 -3 -3 -3 3 2 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 8 27 38 39 26 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 7 22 25 16 4 -3 -3 -3 -3 44 90 138 177 208 183 102 85 131 138 105 55 -3 -3 -3 -3 114 206 270 305 310 255 141 60 13 -2 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3
    -3 -3 -3 -3 -1 15 60 102 142 204 287 354 405 456 509 545 563 567 557 542 523 532 570 602 629 679 752 800 823 854 891 890 849 824 815 846 917 973 1015 1045 1062 1092 1134 1134 1090 1052 1020 976 919 883 867 836 790 753 724 691 653 595 518 483 491 498 505 512 519 437 266 161 123 107 113 124 140 155 170 180 185 187 184 182 179 207 264 289 279 276 278 279 280 279 276 276 278 277 275 279 291 329 392 399 348 292 231 191 173 146 110 72 30 8 5 6 10 16 22 25 24 19 12 3 -3 -3 17 40 65 85 100 97 75 60 53 41 24 12 5 8 23 22 6 2 11 21 31 32 24 14 2 4 19 46 84 125 168 204 232 217 157 146 184 184 148 90 11 -3 -3 43 153 231 277 303 310 265 167 87 24 -2 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3
    -3 -3 -3 -3 -3 -1 -1 21 50 99 168 213 234 286 371 430 464 485 494 484 455 458 493 556 645 735 825 874 881 897 921 912 871 837 813 817 850 906 983 1010 987 954 910 842 749 691 669 640 606 595 607 599 570 568 593 592 566 531 490 477 494 514 536 600 704 635 393 233 155 118 122 136 158 176 189 196 198 201 203 198 186 206 259 282 278 278 284 288 290 287 281 279 284 283 275 276 283 309 353 362 337 304 263 235 222 196 157 123 93 75 70 64 57 55 59 69 84 90 85 67 36 35 66 101 138 178 219 233 220 211 204 185 155 134 124 123 130 111 65 44 47 49 48 45 40 35 30 52 99 136 162 193 228 257 279 281 264 265 286 274 230 158 56 27 70 137 227 278 290 301 310 283 218 139 47 -2 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3
    -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -1 8 40 83 106 111 153 232 292 332 358 371 368 350 361 400 465 554 635 707 745 748 760 780 772 737 709 689 701 744 791 843 840 785 722 651 569 476 422 408 392 375 378 401 416 423 457 520 565 594 600 585 566 542 533 539 614 757 720 504 336 216 152 144 149 168 181 189 192 193 193 193 188 176 194 240 265 269 276 287 291 286 278 265 261 265 261 249 242 241 257 288 300 292 286 282 280 280 265 236 212 195 185 182 176 168 165 167 175 188 192 186 165 129 118 134 163 205 245 286 302 296 290 285 269 241 222 213 205 199 168 113 86 85 83 79 75 71 70 73 107 172 215 235 253 270 286 301 315 329 338 344 328 291 223 125 88 114 155 212 240 239 241 247 227 181 115 28 -2 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3
    -3 -3 -3 -3 -1 -1 -1 -1 15 25 28 31 33 53 91 130 168 189 192 199 209 240 292 333 363 389 409 425 436 453 477 478 457 448 451 502 600 634 601 544 461 400 360 315 266 238 231 226 222 229 245 284 344 417 501 605 730 794 796 743 633 557 517 560 686 699 601 469 304 207 177 165 170 172 171 170 169 165 158 154 151 170 210 238 254 270 287 287 270 252 232 222 222 213 196 181 169 175 199 213 216 242 291 327 348 353 344 337 333 334 339 341 341 341 341 338 333 324 312 294 269 244 220 227 264 290 304 309 305 302 300 295 286 279 274 258 230 194 149 127 125 124 122 120 116 118 128 168 239 284 304 308 297 294 300 320 354 367 359 347 331 287 217 160 117 101 112 120 126 127 123 101 62 18 -2 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3
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