পৃথিবী ও জলবায়ু
আবহাওয়া, জলবায়ু, মহাসাগর, বরফ, ভূমিকম্প, বন্যা ও আগুন: যুগ্ম সমীকরণের একটি সেট হিসেবে গ্রহ।
গ্রহ হলো বায়ুমণ্ডল, সাগর, বরফ, শিলা আর জীবমণ্ডলের একটি যুক্ত ব্যবস্থা। এই সিমুলেশনগুলো তাকে গ্রিডের ঘরে ভাগ করে সময়ের সামনের দিকে হিসাব করে। আবহাওয়ার পূর্বাভাস এর সবচেয়ে পরিচিত ব্যবহার।
পৃথিবী-ব্যবস্থার মডেল
বায়ুমণ্ডল, সমুদ্র, সমুদ্র-বরফ, স্থল ও কার্বন চক্র একটি বৈশ্বিক গ্রিডে যুগ্ম, কয়েক শতাব্দী ধরে চালানো।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: নির্গমনের একটি নির্দিষ্ট পথে গ্রহ কতটা উষ্ণ হয়?
বাদ দেয়: মেঘ এখনো পরামিতিকরণে উপস্থাপিত, যা মডেলগুলোর মধ্যে মতভেদের সবচেয়ে বড় একক উৎস।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় সুপারকম্পিউটারের একটি বড় ভাগ, কয়েক মাসের জন্য।শুরুর সাল: 1969 Manabe ও Bryan-এর প্রথম যুগল সমুদ্র-বায়ুমণ্ডল জলবায়ু মডেল।সিমুলেশন বৃক্ষে: যুগ্ম মহাসাগর-বায়ুমণ্ডল
প্রাচীন জলবায়ু
একই মডেল হিমযুগ আর গভীর কালে চালানো হয়, আলাদা মহাদেশ, কক্ষপথ আর বায়ুমণ্ডলসহ।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: হিমযুগ কীসে শুরু হয়েছিল, আর অতীত থেকে জলবায়ুর সংবেদনশীলতা সম্পর্কে কী জানা যায়?
বাদ দেয়: প্রাচীন উপকূলরেখা, বরফ ও উদ্ভিদ অপ্রতুল প্রমাণ থেকে পুনর্গঠিত হয়, তারপর জানা ইনপুট হিসেবে ধরা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি আধুনিক জলবায়ু রানের মতো, কয়েক মাসের জন্য একটি সুপারকম্পিউটারের অংশ।শুরুর সাল: 1977 Manabe ও Hahn-এর হিমযুগের জলবায়ুর প্রথম GCM সিমুলেশন।
বরফের চাদর ও সমুদ্রপৃষ্ঠ
হিমবাহ ও বরফের চাদর বইছে, গলছে ও সমুদ্রে ভেঙে পড়ছে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই শতাব্দীতে বরফের চাদর কত দ্রুত সমুদ্রপৃষ্ঠ বাড়াতে পারে?
বাদ দেয়: বরফ হঠাৎ কীভাবে ভাঙে আর পিছলে যায়, তার পদার্থবিজ্ঞান এখনো ভালোভাবে ধরা যায়নি।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় ক্লাস্টার, প্রতিটি সিমুলেটেড শতাব্দীতে কয়েক দিন থেকে কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1976 Mahaffy-র বরফের চাদরের প্রাথমিক সসীম-ব্যবধান কম্পিউটার মডেল।
সমন্বিত মূল্যায়ন মডেল
শক্তি, অর্থনীতি, ভূমি-ব্যবহার ও জলবায়ু একটি মডেলে যুক্ত, নীতি-পথ তুলনা করতে ব্যবহৃত।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: শক্তি আর ভূমি ব্যবহারের কোন মিশ্রণ উষ্ণায়নকে নির্দিষ্ট সীমার নিচে রাখে, আর কত খরচে?
বাদ দেয়: পুরো অর্থনীতি ও জলবায়ুকে হাতেগোনা কয়েকটি সমীকরণে নামিয়ে আনে, তাই উত্তর বেছে নেওয়া ডিসকাউন্ট হারের ওপর ভীষণ নির্ভর করে।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি একটি ল্যাপটপ; একটি পূর্ণ চালনায় কয়েক সেকেন্ড থেকে কয়েক মিনিট লাগে।শুরুর সাল: 1992 Nordhaus-এর DICE মডেল, প্রথম ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত জলবায়ু-অর্থনীতি মডেল।
আঞ্চলিক জলবায়ু ডাউনস্কেলিং
একটি বৈশ্বিক জলবায়ু মডেলের কম রেজোল্যুশনের ফলাফল, একটি দেশ বা পর্বতমালার ওপর আরও সূক্ষ্ম আঞ্চলিক মডেল চালাতে ব্যবহৃত।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বৈশ্বিক উষ্ণায়ন এই উপত্যকার আবহাওয়ার জন্য আসলে কী বোঝায়?
বাদ দেয়: যে বৈশ্বিক মডেলের ভেতরে এটি বসানো, তার পক্ষপাত উত্তরাধিকার সূত্রে পায়, শুধু উচ্চতর রেজোলিউশনে।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় ক্লাস্টার, একটি আঞ্চলিক প্রক্ষেপণের জন্য কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1989 সীমিত এলাকায় চালানো প্রাথমিক নেস্টেড আঞ্চলিক জলবায়ু মডেল।
সৌর জিওইঞ্জিনিয়ারিং
একটি ইচ্ছাকৃত হস্তক্ষেপ যোগ করে চালানো জলবায়ু মডেল, যেমন ঊর্ধ্ব বায়ুমণ্ডলে প্রতিফলক কণা ছাড়া, তা কী বদলাত দেখতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ইচ্ছাকৃতভাবে আসা সূর্যালোক কমালে কি উষ্ণায়নের প্রভাব কাটানো যেত, আর তার পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া কী হতো?
বাদ দেয়: এই ধরনের কোনো হস্তক্ষেপ বড় মাপে করা হয়নি, তাই প্রতিটি ফল নির্ভর করে মডেলটি এমন মোতায়েনে কখনো না-দেখা অ্যারোসলকে কতটা ভালোভাবে উপস্থাপন করে তার ওপর।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় সুপারকম্পিউটারের একটি বড় ভাগ, কয়েক মাসের জন্য।শুরুর সাল: 1992 একটি কাল্পনিক আগ্নেয়গিরি-ধরনের হস্তক্ষেপ পরীক্ষা করা প্রাথমিক জলবায়ু মডেল পরীক্ষা।
বিশ্ব-পৃথিবী মডেল
মানুষের আচরণের সরল গতিশীল উপস্থাপনার সঙ্গে যুক্ত জলবায়ু মডেল, যাতে নিঃসরণ, নীতি ও সামাজিক পরিবর্তন গ্রহের অবস্থার প্রতি সাড়া দেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: সামাজিক টিপিং ও জলবায়ুর ফিডব্যাক কয়েক শতাব্দী ধরে কীভাবে পরস্পরকে প্রভাবিত করে?
বাদ দেয়: আচরণ-নিয়ম অনুমান, আর স্থানিক জলবায়ুর তথ্য কম রেজোল্যুশনের।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি হ্রাসকৃত-জটিলতার মডেল বড় এনসেম্বলে চালানোশুরুর সাল: 2018 Earth system modelling with complex dynamic human societies: the copan:CORE framework (2018) সূত্র
বৈশ্বিক ক্লাউড-রেজোলভিং মডেল
বায়ুমণ্ডল মডেল, যার গ্রিড এতটা সূক্ষ্ম, কয়েক কিলোমিটার, যে পুরো পৃথিবীজুড়ে গভীর পরিচলন সরাসরি উপস্থাপন করা যায়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ক্রান্তীয় মেঘব্যবস্থা কি পরামিতির বদলে সরাসরি সিমুলেট করা যায়?
বাদ দেয়: রান সংক্ষিপ্ত, আর টার্বুলেন্স ও মেঘের ক্ষুদ্র-পদার্থবিদ্যা এখনো আসন্ন করা।
যাতে চলে: প্রায় 1018 FLOPS মোটামুটি সবচেয়ে বড় যন্ত্রে সিমুলেটেড সময়ের কয়েক সপ্তাহশুরুর সাল: 2007 A Madden-Julian oscillation event realistically simulated by a global cloud-resolving model (2007) সূত্রসিমুলেশন বৃক্ষে: বৈশ্বিক মেঘ-বিশ্লেষী মডেল
সুপারপ্যারামিটারাইজেশন
একটি কম রেজোল্যুশনের বৈশ্বিক মডেলের প্রতিটি স্তম্ভের ভেতরে একটি ছোট ক্লাউড-রেজোলভিং মডেল বসানো হয়, প্রচলিত পরিচলন-পদ্ধতির জায়গায়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: মেঘের পদার্থবিদ্যা সরাসরি গণনা করলে কি পূর্ণ বৈশ্বিক সূক্ষ্ম গ্রিড ছাড়াই একটি জলবায়ু মডেল উন্নত করা যায়?
বাদ দেয়: বসানো মডেলগুলো ছোট, আর পাশের কলামগুলোর সঙ্গে কথা বলে না।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি সংযুক্ত দ্বিমাত্রিক মেঘ মডেল গণনা-খরচ বহুগুণ বাড়ায়শুরুর সাল: 2001 Coupling cloud processes with the large-scale dynamics using the cloud-resolving convection parameterization (2001) সূত্র
চরম-ঘটনার কারণ-নির্ণয়
মানুষের প্রভাবসহ ও প্রভাব ছাড়া জলবায়ু রানের বড় এনসেম্বল প্রতিটি জগতে একটি নির্দিষ্ট তাপপ্রবাহ, বন্যা বা ঝড়ের সম্ভাবনা দেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: মানুষের নির্গমন এই বিশেষ ঘটনার সম্ভাবনা কতটা বদলেছে?
বাদ দেয়: ফল নির্ভর করে মডেলটি সেই মাপে ঘটনার ধরন কতটা ভালোভাবে পুনরুৎপাদন করে তার ওপর।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি কয়েক শো থেকে কয়েক হাজার এনসেম্বল সদস্যশুরুর সাল: 2004 Human contribution to the European heatwave of 2003 (2004) সূত্র
স্বেচ্ছাসেবীর কম্পিউটারে চালানো পরিবর্তিত-প্যারামিটারের এনসেম্বল
একটি জলবায়ু মডেলের হাজার হাজার প্রতিলিপি, প্রতিটিতে ভৌত প্যারামিটার সামান্য আলাদা, দান করা ঘরোয়া কম্পিউটারে চালানো।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: অনিশ্চিত মডেল-পদার্থবিদ্যার সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ উষ্ণায়নের পরিসর কতটা বিস্তৃত?
বাদ দেয়: মডেলের কাঠামো স্থির; কেবল প্যারামিটার বদলানো হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি কয়েক দশ হাজার মডেল রানশুরুর সাল: 2005 Uncertainty in predictions of the climate response to rising levels of greenhouse gases (2005) সূত্র
প্রাথমিক-শর্তের বড় এনসেম্বল
একটি একক জলবায়ু মডেল সামান্য ভিন্ন সূচনা থেকে কয়েক ডজনবার চালানো হয়, বাহ্যিক প্রভাবজনিত পরিবর্তনকে অভ্যন্তরীণ পরিবর্তনশীলতা থেকে আলাদা করতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি আঞ্চলিক প্রবণতার কতটা জলবায়ুর নিজের নয়েজ?
বাদ দেয়: এটি একটি মডেলের ভেতরের তারতম্য ধরে, মডেলগুলোর মধ্যকার পার্থক্য নয়।
যাতে চলে: প্রায় 1018 FLOPS মোটামুটি কয়েক ডজন শতাব্দী-দীর্ঘ যুগ্ম চালনাশুরুর সাল: 2015 The CESM Large Ensemble Project (2015) সূত্র
শেখা জলবায়ু অনুকরণকারী
জলবায়ু-মডেলের ফলাফলে প্রশিক্ষিত একটি নিউরাল নেটওয়ার্ক গণনা-খরচের অতি সামান্য অংশে কয়েক দশক বা শতাব্দী ধরে বায়ুমণ্ডলকে এগিয়ে নেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি প্রশিক্ষিত সারোগেট কি বহু-দশকের জলবায়ু-পরিসংখ্যান দ্রুত পুনরায় তৈরি করতে পারে?
বাদ দেয়: এটি তার প্রশিক্ষণ-মডেলের পক্ষপাত উত্তরাধিকার সূত্রে পায় এবং যে জলবায়ু দেখেনি তার বাইরে ব্যর্থ হতে পারে।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি মডেলের সংগ্রহে প্রশিক্ষণ, তারপর হালকা দীর্ঘ রানশুরুর সাল: 2023 A fast, skillful learned global atmospheric model for climate prediction (2023) সূত্র
পৃথিবী-ব্যবস্থার ডিজিটাল যমজ
ক্রমাগত হালনাগাদ হওয়া, উচ্চ-রেজোল্যুশনের গ্রহ-মডেল, পর্যবেক্ষণে পুষ্ট এবং ব্যবহারকারীদের ‘যদি-তবে’ প্রশ্নের উত্তর দিতে গড়া।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি নির্দিষ্ট সিদ্ধান্ত বা ঘটনা ঘটলে একটি অঞ্চলের কী হতো?
বাদ দেয়: টুইন ততটাই বিশ্বস্ত, যতটা তার মডেল আর তথ্য, আর ইন্টারঅ্যাকটিভ দৃশ্যকল্প সীমিত।
যাতে চলে: প্রায় 1019 FLOPS মোটামুটি কিলোমিটার-মাপের বৈশ্বিক মডেল ও উপাত্ত-আত্তীকরণশুরুর সাল: 2021 The digital revolution of Earth-system science (2021) সূত্র
বিকিরণ-পরিচলন জলবায়ু মডেল
বিকিরণ ও পরিচলনের মধ্যে ভারসাম্যে থাকা বায়ুমণ্ডলের একটি একক স্তম্ভ, কার্বন ডাই-অক্সাইড বা আর্দ্রতা বদলালে একটি গ্রহ কতটা উষ্ণ হয় তা জানতে ব্যবহৃত।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: গ্রিনহাউস গ্যাস দ্বিগুণ হলে এক স্তম্ভ বাতাস কতটা গরম হয়?
বাদ দেয়: এতে বাতাস, মেঘ বা সমুদ্র-পরিবহন নেই, তাই এটি পূর্বাভাস নয়, একটি তুলনামূলক উষ্ণায়ন দেয়।
যাতে চলে: প্রায় 104 FLOPS মোটামুটি একটি একমাত্রিক স্তম্ভ, ল্যাপটপে দ্রুত।শুরুর সাল: 1967 Manabe ও Wetherald-এর আপেক্ষিক আর্দ্রতার নির্দিষ্ট বণ্টনসহ বায়ুমণ্ডলের তাপীয় ভারসাম্য। সূত্র
শক্তি-ভারসাম্য জলবায়ু মডেল
পৃথিবীকে অক্ষাংশ-পটিতে নামিয়ে আনা, যা তাপ শোষণ ও নিঃসরণ করে এবং পরিবহনের মাধ্যমে বিনিময় করে, বরফ-আলবেডো প্রতিক্রিয়া ও জলবায়ু-অবস্থার মধ্যে সন্ধিক্ষণ দেখাতে যথেষ্ট।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বরফ-আচ্ছাদনের একটি লাগামহীন বৃদ্ধি কি গোটা গ্রহকে জমিয়ে দিতে পারে?
বাদ দেয়: ছবিটি গতিবিদ্যা আর আবহাওয়া উপেক্ষা করে, তাই এটি জানায় কিন্তু পূর্বাভাস দেয় না।
যাতে চলে: প্রায় 103 FLOPS মোটামুটি মাত্র কয়েকটি সমীকরণ; যেকোনো কম্পিউটারে কয়েক সেকেন্ড।শুরুর সাল: 1969 Sellers-এর পৃথিবী-বায়ুমণ্ডল ব্যবস্থার শক্তি-ভারসাম্যভিত্তিক বৈশ্বিক জলবায়ু মডেল। সূত্র
গতিশীল বৈশ্বিক উদ্ভিদ ও কার্বন-চক্র মডেলিং
সারা বিশ্বে উদ্ভিদ, মাটি ও তাদের কার্বন-বিনিময় সিমুলেট করা, জলবায়ু বদলালে উদ্ভিদ-ধরন প্রতিযোগিতা ও স্থান বদল করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: জলবায়ু উষ্ণ হলে স্থলভাগ কতটা কার্বন শোষণ বা ছাড়বে?
বাদ দেয়: উদ্ভিদের ধরন কয়েকটি কার্যকরী শ্রেণিতে মেলানো, আর পুষ্টি ও বিঘ্নের ফিডব্যাক স্থূল।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি কয়েক শতাব্দীর বৈশ্বিক রান, প্রায়ই মোটা গ্রিডে।শুরুর সাল: 1996 Foley and colleagues' integrated biosphere model of land surface processes, terrestrial carbon balance and vegetation dynamics. সূত্র
যুগ্ম কার্বন-চক্র ও জলবায়ু সিমুলেশন
একটি জলবায়ু মডেল, যার ভেতরে স্থল ও সমুদ্রের কার্বন চক্র আছে; তাই উষ্ণায়ন পৃথিবীর শোষণ করা কার্বনের পরিমাণ বদলাতে পারে এবং তা আবার নিজের ওপরেই প্রভাব ফেলতে পারে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: উষ্ণায়ন কি স্থল আর সাগরকে কার্বন শোষণকারী থেকে উৎসে বদলে দেবে?
বাদ দেয়: মাটি ও উদ্ভিদ সম্পর্কিত ধারণার কারণে স্থলের কার্বন-সাড়া মডেলভেদে ব্যাপকভাবে বদলায়।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি সুপারকম্পিউটারে কয়েক শতাব্দীর যুগল জলবায়ু রান।শুরুর সাল: 2000 Cox, Betts, Jones, Spall and Totterdell's acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model. সূত্র
সমুদ্র বাস্তুতন্ত্র ও জৈব-ভূ-রসায়ন মডেলিং
সমুদ্রের ভেতর দিয়ে বাহিত ও আবর্তিত পুষ্টি, প্ল্যাংকটন ও ডেট্রিটাস, উৎপাদনশীলতা ও গভীরে বাহিত কার্বনের পূর্বাভাস দিতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: সমুদ্রের প্রাণ কতটা কার্বন গভীর সমুদ্রে নিয়ে যায়?
বাদ দেয়: প্ল্যাংকটনের দলগুলো কয়েকটি একত্র-করা বিভাগ, মেলানো হারসহ।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি সামুদ্রিক সাধারণ সঞ্চালন মডেলের ভেতরে একটি জৈব-ভূ-রাসায়নিক মডিউল।শুরুর সাল: 1990 Fasham, Ducklow and McKelvie's nitrogen-based model of plankton dynamics in the oceanic mixed layer. সূত্র
শেখা উপ-গ্রিড প্যারামিটারায়ন
একটি ক্লাউড-রেজোলভিং মডেলে প্রশিক্ষিত একটি নিউরাল নেটওয়ার্ক, কম রেজোল্যুশনের বৈশ্বিক জলবায়ু মডেলের জন্য অতি ক্ষুদ্র ঝড় ও মেঘের হাতে লেখা নিয়মের জায়গা নেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি কম রেজোল্যুশনের জলবায়ু মডেল কি আরও সূক্ষ্ম মডেল থেকে শিখে ছোট-পরিসরের মেঘ ঠিকঠাক ধরতে পারে?
বাদ দেয়: জলবায়ু যে অবস্থায় নেটওয়ার্ককে প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়েছিল তার বাইরে গেলে সেটি অস্থির বা অভৌত অবস্থায় ভেসে যেতে পারে।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি অল্প কিছু সূক্ষ্ম সিমুলেশনে প্রশিক্ষণ, তারপর জলবায়ু মডেলের ভেতরে হালকা হিসাবে ব্যবহার।শুরুর সাল: 2018 Rasp, Pritchard ও Gentine-এর জলবায়ু মডেলে উপ-গ্রিড প্রক্রিয়ার গভীর-শিক্ষণ উপস্থাপনা। সূত্র
সংখ্যাগত আবহাওয়ার পূর্বাভাস
আজকের পর্যবেক্ষিত বায়ুমণ্ডলকে কয়েক ঘণ্টা থেকে কয়েক দিন এগিয়ে নেওয়া হয়, সাধারণত সামান্য আলাদা শুরুর বিন্দুর একটি এনসেম্বল হিসেবে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বৃহস্পতিবার এখানে কি বৃষ্টি হবে, আর আমরা কতটা নিশ্চিত?
বাদ দেয়: দক্ষতা প্রায় দশ দিনের পর ভেঙে পড়ে, গ্রিড যত সূক্ষ্মই হোক।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় আবহাওয়া কেন্দ্রের সুপারকম্পিউটার, তার কয়েক শতাংশ কয়েক ঘণ্টার জন্য।শুরুর সাল: 1950 প্রথম সংখ্যাগত পূর্বাভাসের Charney, Fjortoft ও von Neumann-এর কাজ।সিমুলেশন বৃক্ষে: প্রথম কম্পিউটার-পূর্বাভাস
মেশিন-শেখা আবহাওয়া
কয়েক দশকের অতীত আবহাওয়ায় প্রশিক্ষিত নিউরাল নেটওয়ার্ক, কয়েক ঘণ্টার বদলে কয়েক সেকেন্ডে পূর্বাভাস তৈরি করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি শেখা অনুকারক কি যে পদার্থবিদ্যায় প্রশিক্ষিত হয়েছিল তার মতোই ভালো পূর্বাভাস দিতে পারে?
বাদ দেয়: অতীত আবহাওয়ার ধরন শেখে, তাই আগে না-দেখা ধরনের চরম ঘটনায় অসুবিধায় পড়ে।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি একটি একক উচ্চমানের GPU; কয়েক ঘণ্টার বদলে কয়েক সেকেন্ডে পূর্বাভাস।শুরুর সাল: 2022 পদার্থবিদ্যা-ভিত্তিক পূর্বাভাসের দক্ষতার সঙ্গে প্রথম মিলতে পারা শেখা আবহাওয়া মডেল।
ক্রান্তীয় ঘূর্ণিঝড়
উচ্চ রেজোলিউশনে হারিকেন ও টাইফুন: তাদের পথ, তীব্রতা ও বৃষ্টিপাত।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ঝড় কোথায় উপকূলে আছড়ে পড়বে, আর কত প্রবল হবে?
বাদ দেয়: ঝড়ের চোখ আর চোখের দেয়াল এখনো বেশির ভাগ মডেলের ঠিকমতো ধরার চেয়ে ছোট।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় পূর্বাভাস কেন্দ্রের ক্লাস্টার, প্রতিটি সক্রিয় ঝড়ের জন্য চালানো।শুরুর সাল: 1969 Ooyama-র একটি হারিকেনের বিকাশের প্রাথমিক সংখ্যাগত মডেল।
বায়ুর মান ও বিস্তার
দূষক, ধোঁয়া ও আগ্নেয় ছাই বাতাসে বাহিত, মিশ্রিত ও রাসায়নিকভাবে রূপান্তরিত হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ধোঁয়া বা ছাইয়ের মেঘ কোথায় যায়, আর সেই বাতাসে শ্বাস নেওয়া বা উড়ে যাওয়া নিরাপদ কি না?
বাদ দেয়: নির্গমন-তালিকা, যার ওপর পুরো পূর্বাভাস নির্ভর করে, প্রায়ই পুরোনো বা অনুমান করা।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন বা ছোট ক্লাস্টার, প্রতিটি দূষণ-ঘটনায় কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1970 চিমনির দূষণের জন্য প্রাথমিক কম্পিউটারায়িত গাউসীয় প্লুম মডেল।
ঋতুভিত্তিক পূর্বাভাস
আজকের সমুদ্র ও বায়ুমণ্ডল থেকে শুরু করা জলবায়ু-দৈর্ঘ্যের মডেল-চালনার একটি এনসেম্বল, কোনো একটি দিনের বদলে একটি পুরো মৌসুমের সম্ভাবনা লক্ষ্য করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই শীত কি গড়ের চেয়ে উষ্ণ বা ভেজা হবে?
বাদ দেয়: কোনো নির্দিষ্ট দিনে আবহাওয়া কেমন হবে তা বলতে পারে না, শুধু সম্ভাবনা কীভাবে সরে গেছে তা বলে।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় পূর্বাভাস কেন্দ্রের সুপারকম্পিউটার, প্রতি মৌসুমে চালনার একটি এনসেম্বল।শুরুর সাল: 1986 সমুদ্র-যুগ্ম মডেল ব্যবহার করা প্রাথমিক গতিশীল ঋতুভিত্তিক পূর্বাভাস।
তীব্র পরিচলন ঝড়
একটি একক বজ্রঝড় বা সুপারসেল, তার ঊর্ধ্বগামী ও নিম্নগামী প্রবাহের মাপ পর্যন্ত সূক্ষ্ম রেজোল্যুশনে মডেল করা হয়, এটি টর্নেডো ঘোরায় বা বড় শিলাবৃষ্টি ফেলে কি না দেখতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই ঝড় কি টর্নেডো তৈরি করবে, আর কোথায়?
বাদ দেয়: একটি টর্নেডো দেখার মতো সূক্ষ্ম গ্রিড দরকার, যা ঝড় তৈরি হতে পারে এমন সর্বত্র চালানো অতি ব্যয়বহুল।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় ক্লাস্টার, অতি উচ্চ রেজোল্যুশনে একটি ঝড়ের জন্য কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1975 একটি বজ্রঝড়ের প্রাথমিক ত্রিমাত্রিক কম্পিউটার মডেল।
জেনারেটিভ এনসেম্বল আবহাওয়া পূর্বাভাস
একটি ডিফিউশন মডেল পরবর্তী দুই সপ্তাহের বহু সম্ভাব্য আবহাওয়ার ভবিষ্যৎ নমুনা তৈরি করে, বৈশ্বিক পরিসরে প্রতিটি চলকের সম্ভাবনা দেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি শেখা মডেল কি কম গণনা-খরচে ক্রমাঙ্কিত পূর্বাভাস-অনিশ্চয়তা জোগাতে পারে?
বাদ দেয়: এটি রিঅ্যানালাইসিস উপাত্তে বাঁধা, আর বিরল চরম ঘটনায় কোনো ভৌত নিশ্চয়তা দেয় না।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি কয়েক দশকের রিঅ্যানালাইসিসে প্রশিক্ষণ, প্রতিটি এনসেম্বল সদস্যে কয়েক মিনিটশুরুর সাল: 2023 GenCast: diffusion-based ensemble forecasting for medium-range weather (2023) সূত্র
এনসেম্বল আবহাওয়া পূর্বাভাস
সামান্য ভিন্ন সূচনা-অবস্থা থেকে বহুবার চালানো একটি পূর্বাভাস, তাই বিস্তার দেখায় আবহাওয়া কতটা অনিশ্চিত এবং প্রতিটি ফলাফলের সম্ভাবনা কতটা।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আবহাওয়ার পূর্বাভাসে কতটা আস্থা রাখা যায়, আর তার বদলে কী ঘটতে পারে?
বাদ দেয়: শুরুর অবস্থার সামান্য বদল মডেলের ভুলের শুধু একটা অংশ ধরে, তাই বিস্তার প্রায়ই খুব সংকীর্ণ হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি প্রতিদিন কয়েক ডজন বৈশ্বিক পূর্বাভাস, প্রতিটি একটি বড় চালনা।শুরুর সাল: 1974 Leith-এর মন্টে কার্লো পূর্বাভাসের তাত্ত্বিক দক্ষতা। সূত্র
বায়ুমণ্ডলীয় পুনর্বিশ্লেষণ
অতীত পর্যবেক্ষণের কয়েক দশক ধরে চালানো একটি স্থির আধুনিক পূর্বাভাস মডেল, সেগুলোকে মিশিয়ে বায়ুমণ্ডলের একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ, ফাঁকহীন নথি তৈরি করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: অতীতের প্রতিটি জায়গা আর সময়ে বাতাস, তাপমাত্রা আর চাপ কেমন ছিল?
বাদ দেয়: সময়ের সঙ্গে পর্যবেক্ষণ-ব্যবস্থার পরিবর্তন নথিতে কৃত্রিম প্রবণতা রেখে যায়।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি একটি সুপারকম্পিউটারে কয়েক দশকের ডেটা-অ্যাসিমিলেশন চক্র।শুরুর সাল: 1996 Kalnay ও সহকর্মীদের NCEP/NCAR 40 বছরের রিঅ্যানালাইসিস প্রকল্প। সূত্র
বায়ুমণ্ডলীয় সীমান্ত-স্তরের বৃহৎ-ঘূর্ণি সিমুলেশন
বায়ুমণ্ডলের সবচেয়ে নিচের এক কিলোমিটার, যেখানে টার্বুলেন্ট ঘূর্ণি তাপ, আর্দ্রতা ও দূষক মেশায়; বড় ঘূর্ণি সরাসরি ধরা হয়, ছোটগুলো মডেল করা হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: টার্বুলেন্ট ঘূর্ণি ভূমি থেকে তাপ ও আর্দ্রতা কীভাবে ওপরে তোলে?
বাদ দেয়: পৃষ্ঠের বিনিময় আর সাব-গ্রিড মিশ্রণ প্যারামিটার দিয়ে ধরা হয়, ফলে মাটির কাছাকাছি নির্ভুলতা সীমিত থাকে।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি কয়েক কিলোমিটার এলাকা, কয়েক দশ মিটার রেজোল্যুশনে।শুরুর সাল: 1972 নিরপেক্ষ ও অস্থির গ্রহীয় সীমান্ত-স্তরের Deardorff-এর সংখ্যাগত অনুসন্ধান। সূত্র
বৈশ্বিক স্টর্ম-রেজোলভিং সিমুলেশন
কয়েক কিলোমিটার রেজোল্যুশনে একটি পূর্ণ-গ্রহের বায়ুমণ্ডল মডেল, যাতে পরিচলন-পরামিতিকরণ ছাড়াই বজ্রঝড়ের গুচ্ছ ও ক্রান্তীয় ঝড় দেখা দেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ঝড় আনুমানিক না করে আলাদা করে ধরলে বায়ুমণ্ডল কী করে?
বাদ দেয়: কয়েক কিলোমিটারের নিচের মেঘ-ক্ষুদ্রপদার্থবিদ্যা ও টার্বুলেন্স এখনো পরামিতি দিয়ে ধরা হয়, আর চালনা জলবায়ু অধ্যয়নের জন্য অতি সংক্ষিপ্ত।
যাতে চলে: প্রায় 1019 FLOPS মোটামুটি কয়েক মাসের সিমুলেটেড সময়ের জন্য সবচেয়ে বড় যন্ত্রে কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 2008 Satoh ও সহকর্মীদের বৈশ্বিক মেঘ-সমাধানী সিমুলেশনের জন্য অ-জলস্থিতিক বিংশতিমুখী বায়ুমণ্ডল মডেল। সূত্র
খনিজ ধুলোর নির্গমন ও পরিবহন
বাতাস মরুভূমির ধুলো তোলে, সাগর পেরিয়ে বয়ে নিয়ে জমা করে, বিকিরণ, সাগরের পুষ্টি আর বায়ুর মানে তার প্রভাব খুঁজতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কতটা মরুভূমির ধুলো বাতাসে ঢোকে, আর কোথায় যায়?
বাদ দেয়: নির্গমনের সীমা মাটি ও পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যের ওপর নির্ভর করে, যা ভালোভাবে মানচিত্রিত নয়।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি কয়েক বছর ধরে একটি বায়ুমণ্ডল মডেলের ভেতরে একটি ধুলো মডিউল।শুরুর সাল: 1994 Tegen ও Fung-এর বায়ুমণ্ডলে খনিজ ধুলোর মডেল: উৎস, পরিবহন আর আলোকীয় গভীরতা। সূত্র
শহরের পৃষ্ঠের শক্তি-ভারসাম্য মডেলিং
রাস্তা, ছাদ আর দেয়ালকে একটি গিরিখাত ধরা হয় যা বাতাসের সঙ্গে তাপ, আর্দ্রতা ও ভরবেগ বিনিময় করে, শহুরে তাপদ্বীপ আর ভবন ঠান্ডা রাখার চাহিদা অনুমান করতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: শহর তার আশপাশের গ্রামাঞ্চলের চেয়ে কেন বেশি গরম?
বাদ দেয়: শহরগুলোকে আদর্শায়িত গিরিখাতে নামিয়ে আনা হয়, তাই ভবনের খুঁটিনাটি ও ট্রাফিকের তাপ আসন্ন করা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি একটি মহানগর এলাকার ওপর বায়ুমণ্ডল মডেলের ভেতরে একটি গিরিখাত-পরিকল্পনা।শুরুর সাল: 2000 Masson-এর বায়ুমণ্ডল মডেলে শহুরে শক্তি-বাজেটের জন্য ভৌত-ভিত্তিক পরিকল্পনা। সূত্র
থার্মোস্ফিয়ার ও আয়নোস্ফিয়ার মডেলিং
100 থেকে 600 কিলোমিটারে ওপরের বায়ুমণ্ডল, সূর্যালোক আর কণায় উত্তপ্ত, যেখানে বাতাস আর বৈদ্যুতিক প্রবাহ উপগ্রহের টান আর রেডিও সংকেত বদলে দেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: সৌর কার্যকলাপ ওপরের বায়ুমণ্ডল ও রেডিও-সম্প্রচারকে কীভাবে বদলায়?
বাদ দেয়: নিচের সীমা আর ওপর থেকে আসা শক্তি খুব অল্প তথ্য থেকে চাপিয়ে দেওয়া হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি কয়েক দিনের মহাকাশ-আবহাওয়ার ওপর যুগ্ম ঊর্ধ্ব-বায়ুমণ্ডল সিমুলেশন।শুরুর সাল: 1988 Roble, Ridley, Richmond ও Dickinson-এর যুগল থার্মোস্ফিয়ার/আয়নোস্ফিয়ার সাধারণ সঞ্চালন মডেল। সূত্র
সমুদ্র সঞ্চালন
বিশ্বের সমুদ্রের ভেতর দিয়ে চলা স্রোত, ঘূর্ণি, তাপ ও লবণ।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আটলান্টিকের বিশাল উল্টে-যাওয়া স্রোত কি ধীর হয়ে যেতে পারে?
বাদ দেয়: যেসব ঘূর্ণি তাপ আর কার্বন মেশায়, তার বেশির ভাগই গ্রিডের চেয়ে ছোট, তাই তাদের প্রভাব প্যারামিটার দিয়ে ধরতে হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি বড় ক্লাস্টার, বহু-দশকের একটি চালনার জন্য কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1969 Bryan's first computer model of the global ocean circulation.
সুনামি ও ঝড়ের জলোচ্ছ্বাস
ভূমিকম্প বা ঝড়ে ওঠা ঢেউ সাগর পেরিয়ে উপকূলে উঠে আসে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: জল কত উঁচুতে উঠবে, আর কোন রাস্তা আগে ডুববে?
বাদ দেয়: উপকূলীয় প্রতিরক্ষা ও নিষ্কাশন সাধারণত জল-ওঠার নিজস্ব রেজোল্যুশনের চেয়ে অনেক নিচে সরলীকৃত।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন; উপকূলীয় সতর্কতা-চালনায় কয়েক মিনিট।শুরুর সাল: 1969 সুনামি মডেল করার Aida-র প্রাথমিক সংখ্যাগত পরীক্ষা।
নদী ও বন্যা
অববাহিকায় বৃষ্টি পড়ে, মাটিতে শুষে যায় বা স্রোতধারা, নদী ও প্লাবনভূমিতে গড়িয়ে যায়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই ঝড় কত বড় বন্যা ঘটায়, আর কোথায়?
বাদ দেয়: মাটি আর ভূমির ব্যবহার সমগ্র অববাহিকায় গড় করে ধরা হয়, ফলে আসলে যে একটি মাঠ বা নালা প্লাবিত হয়, সেটি আড়ালে থেকে যায়।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি একটি ল্যাপটপ; একটি অববাহিকার চালনায় কয়েক মিনিট লাগে।শুরুর সাল: 1966 Crawford ও Linsley-র Stanford Watershed বৃষ্টি-প্রবাহ মডেল।
ভূগর্ভস্থ জল
জলস্তরে মাটি আর শিলার ভেতর দিয়ে ধীরে চলা জল।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কূপ শুকিয়ে যাওয়ার আগে আমরা কতদিন এই অ্যাকুইফার থেকে জল তুলতে পারব?
বাদ দেয়: মাটির নিচের শিলা ও মাটির বৈশিষ্ট্য শত শত মিটার দূরের বোরহোল থেকে আঁকা হয়, তাই জলস্তরের বেশির ভাগটাই অনুমান।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি একটি ল্যাপটপ বা ওয়ার্কস্টেশন; প্রতিটি জলধারক স্তরে কয়েক মিনিট থেকে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1968 Pinder ও Bredehoeft-এর প্রাথমিক সসীম-ব্যবধান অ্যাকুইফার মডেল।
সমুদ্র-বরফ
সমুদ্রের পৃষ্ঠে ভাসমান বরফ, বাতাস, ঢেউ ও উষ্ণতার অধীনে ফাটছে, স্তূপ হচ্ছে, ভেসে যাচ্ছে ও গলছে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: গ্রীষ্মের শেষে আর্কটিক মহাসাগরের কতটা এখনো বরফে ঢাকা থাকবে?
বাদ দেয়: ফাটল ধরা, উঁচু-নিচু বরফখণ্ডের অসম ক্ষেত্রকে মসৃণ অবিচ্ছিন্ন চাদর ধরা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় বা জাতীয় ক্লাস্টার, সমুদ্র-চালনার সঙ্গে যুগ্ম কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1969 ভেসে চলা আর্কটিক সমুদ্র-বরফের প্রাথমিক কম্পিউটার মডেল।
সমুদ্র-তরঙ্গের পূর্বাভাস
খোলা জলের ওপর বয়ে যাওয়া বাতাস সুইল আর ছোট ঢেউ তৈরি আর পরিচালনা করে, জাহাজ আর উপকূলের জন্য ঢেউয়ের উচ্চতা আর দিক আগাম বলতে অনুসরণ করা হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কাল এখানে সমুদ্র কতটা উত্তাল হবে?
বাদ দেয়: সবচেয়ে খাড়া, ভাঙা ঢেউ-চূড়ায় এর ফল খারাপ, যা সমুদ্র-নিরাপত্তায় সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় পূর্বাভাস কেন্দ্রের ক্লাস্টার, দিনে কয়েকবার চালানো।শুরুর সাল: 1956 যুদ্ধকালীন ঢেউ-অনুমান পদ্ধতি অনুসরণ করা প্রাথমিক সংখ্যাগত তরঙ্গ-পূর্বাভাস।
বন্যা-প্লাবন মডেলিং
নদী বা ঝড় থেকে আসা জল ভূখণ্ডের গ্রিডে প্লাবনভূমি জুড়ে ছড়ায়, বিমা আর পরিকল্পনার জন্য গভীরতা ও বিস্তার মানচিত্রে আনতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বন্যায় কোন রাস্তা আর মাঠ জলের নিচে যায়?
বাদ দেয়: ত্রুটির প্রধান কারণ ভূখণ্ডের নির্ভুলতা আর প্রবেশমুখের জলপ্রবাহ-লেখ, সংখ্যাগত পদ্ধতি নয়।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি নদী-অববাহিকার দ্বিমাত্রিক অগভীর-জল বা রাস্টার মডেল।শুরুর সাল: 2000 Bates and De Roo's simple raster-based model for flood inundation simulation. সূত্র
উপকূলীয় ও মোহনা সঞ্চালন মডেলিং
জোয়ার, নদী আর বাতাস উপসাগর আর মোহনার ভেতর দিয়ে জল, লবণ আর পলি সরায়, ভূখণ্ড-অনুসারী গ্রিডে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: জোয়ার ও নদী উপকূল বরাবর জল কীভাবে মেশায়?
বাদ দেয়: ছোট মাপের মিশ্রণ আর সমুদ্রতলের গভীরতার ভুল তীরের কাছে নির্ভুলতা সীমিত করে।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি এক বছরের রানসহ ত্রিমাত্রিক আঞ্চলিক মডেল।শুরুর সাল: 1987 Blumberg and Mellor's description of a three-dimensional coastal ocean circulation model. সূত্র
সামুদ্রিক ধ্বংসাবশেষ ও ল্যাগ্রাঞ্জীয় ভেসে চলার মডেলিং
সিমুলেটেড বা পর্যবেক্ষিত সাগরস্রোতে বাহিত ভার্চুয়াল কণা, ভাসমান প্লাস্টিক, তেল বা লার্ভা কোথায় যায় তা খুঁজতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: উপকূল থেকে ভাসা প্লাস্টিক কোথায় গিয়ে ঠেকে?
বাদ দেয়: বাতাসের টান, ঢেউয়ের ভেসে যাওয়া আর কণার ডুবে যাওয়া বা ভেঙে পড়া ভালোভাবে জানা নেই।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি এক বছরের সমুদ্র-প্রবাহের ভেতর দিয়ে বাহিত কয়েক মিলিয়ন কণা।শুরুর সাল: 2012 van Sebille, England ও Froyland-এর পর্যবেক্ষিত পৃষ্ঠ-ভাসমান যন্ত্র থেকে সাগরের আবর্জনাপুঞ্জের উৎস, গতিবিদ্যা আর বিবর্তন। সূত্র
পেট্রোলিয়াম ও গ্যাস ভান্ডার সিমুলেশন
শিলা-ভান্ডারের ছিদ্রের ভেতর দিয়ে কূপের দিকে প্রবাহিত তেল, গ্যাস ও জল, খনন পরিকল্পনা ও কতটা উদ্ধার করা যাবে তার পূর্বাভাস দিতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি তেলক্ষেত্র কত তেল দেবে, আর কূপ কোথায় বসানো উচিত?
বাদ দেয়: কূপের মাঝের শিলার ধর্ম অল্প উপাত্ত থেকে অনুমান করা হয়, তাই অনিশ্চয়তা সাধারণত সংখ্যার চেয়ে বড়।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি কয়েক মিলিয়ন ঘরের ভূতাত্ত্বিক মডেলে বহুদশা প্রবাহ।শুরুর সাল: 1955 Peaceman ও Rachford-এর অধিবৃত্তীয় ও উপবৃত্তীয় অন্তরক সমীকরণের সংখ্যাগত সমাধান, প্রাথমিক ভান্ডার সিমুলেটরের ভিত্তি। সূত্র
হিমবাহজনিত সমস্থিতি সমন্বয় ও সমুদ্রপৃষ্ঠের ছাপ
বরফের চাদর গলার সঙ্গে সঙ্গে পৃথিবীর ভূত্বকের উঠে আসা আর সাগরের জল নতুন করে ছড়িয়ে পড়া, আঞ্চলিক সমুদ্রপৃষ্ঠের পরিবর্তন আর অভিকর্ষ ক্ষেত্র অনুমান করতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বরফ গলতে থাকলে কোথাও সমুদ্রপৃষ্ঠ কেন নামে, আর কোথাও ওঠে?
বাদ দেয়: পাতের নিচের ম্যান্টল সান্দ্রতা ভালোভাবে নির্ধারিত নয় এবং অঞ্চলভেদে বদলায়।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি গোলকের ওপর সমাধান করা সান্দ্র-স্থিতিস্থাপক পৃথিবীর মডেল।শুরুর সাল: 1976 Farrell and Clark's calculation of postglacial sea level. সূত্র
ভূগর্ভে কার্বন ডাই-অক্সাইড সংরক্ষণ সিমুলেশন
স্যালাইন শিলা-স্তরে ঢোকানো কার্বন ডাই-অক্সাইড ছড়ায়, ওপরে ওঠে ও দ্রবীভূত হয়, আর ক্যাপরক, কৈশিকতা ও খনিজ বিক্রিয়ার ফাঁদ কয়েক শতাব্দী ধরে অনুসরণ করা হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: গ্যাস কি মাটির নিচেই থাকবে, আর কোথায় যায়?
বাদ দেয়: বোরহোলের নিচের শিলা জানা যায় কেবল কয়েকটি কূপ আর জরিপ থেকে, তাই ভেদ্যতা আর চ্যুতি বড় অনিশ্চয়তাসহ আন্দাজ করা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি হাজার হাজার বছরের অববাহিকা-মাপের মডেলের জন্য ক্লাস্টারে কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 2002 ভূতাত্ত্বিক স্তরে CO2 নিষ্পত্তির সংখ্যাগত কোডের Lawrence Berkeley-র তুলনামূলক পরীক্ষা। সূত্র
ভূগর্ভে বিক্রিয়াশীল পরিবহন
জল রাসায়নিক পদার্থ বয়ে নিয়ে শিলা বা মাটির ভেতর দিয়ে যায়, আর খনিজ দ্রবীভূত হয়, থিতিয়ে পড়ে আর আয়ন বিনিময় করে, প্রবাহের সঙ্গে একসঙ্গে সমাধান করা।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি অ্যাকুইফার বা ভান্ডারের রসায়ন ও জল-প্রবাহ সময়ের সঙ্গে কীভাবে পরস্পরকে বদলায়?
বাদ দেয়: ল্যাবে মাপা বিক্রিয়ার হার এমন শিলায় প্রয়োগ করা হয়, যার মাটির ভেতরের সক্রিয় পৃষ্ঠক্ষেত্র অজানা।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি একটি ত্রিমাত্রিক মাঠ-স্থানের জন্য একটি ক্লাস্টারে কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1985 Lichtner-এর জলতাপীয় ব্যবস্থায় সংযুক্ত রাসায়নিক বিক্রিয়া ও ভর-পরিবহনের অবিচ্ছিন্ন মডেল। সূত্র
ম্যান্টল পরিচলন ও পাত-ভূগঠনবিদ্যা
গ্রহের ভেতরে কয়েক শো মিলিয়ন বছর ধরে ধীরে সরতে থাকা গরম শিলা, যা ওপরের পাতগুলোকে বয়ে নিয়ে যায়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: পৃথিবীতে কেন টেকটনিক পাতের নড়াচড়া আছে, যখন তার প্রতিবেশীদের নেই?
বাদ দেয়: একবারে কয়েক মিলিয়ন সিমুলেটেড বছর চালায়, তাই একটি একক ভূমিকম্পও দেখাতে পারে না।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় ক্লাস্টার, একটি দীর্ঘ চালনার জন্য কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1974 McKenzie, Roberts ও Weiss-এর প্রথম সংখ্যাগত ম্যান্টল পরিচলন মডেল।
ভূমিকম্প ও ভূকম্পীয় তরঙ্গ
চ্যুতি ফাটছে আর ভূত্বকের ভেতর দিয়ে তরঙ্গ ছড়িয়ে মাটি কাঁপাচ্ছে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ওই চ্যুতি ভাঙলে এই শহর কতটা জোরে কাঁপবে?
বাদ দেয়: ফাটলের শুরুর বিন্দু আর চ্যুতির ঠিক অমসৃণতা আগে থেকে জানা নয়, ধরে নেওয়া হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় বা বিশ্ববিদ্যালয় ক্লাস্টার, একটি বড় চ্যুতি-ফাটলের জন্য কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1968 ভূকম্পীয় তরঙ্গের Alterman ও Karal-এর প্রাথমিক সসীম-পার্থক্য মডেল।
আগ্নেয়গিরির অগ্ন্যুৎপাত ও লাভার প্রবাহ
ম্যাগমা ওপরে ওঠে, অগ্ন্যুৎপাত ঘটায় এবং লাভা, ছাই বা দ্রুতগামী গরম মেঘ হিসেবে ঢাল বেয়ে নামে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আগ্নেয়গিরি অগ্ন্যুৎপাত করলে কোন গ্রামগুলো পথে পড়ে?
বাদ দেয়: অগ্ন্যুৎপাত কখন শুরু হবে তা অনুমান করতে পারে না, শুধু একবার শুরু হলে কী ঘটে তা।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন বা ছোট ক্লাস্টার, প্রতিটি দৃশ্যকল্পে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1980 মুখ থেকে নিচে গড়ানো লাভার প্রাথমিক কম্পিউটার মডেল।
ভূদৃশ্য বিবর্তন
নদী উপত্যকা কাটে, ঢাল ধীরে সরে ও উপকূল ক্ষয় হয়, হাজার থেকে কয়েক মিলিয়ন বছর ধরে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই ভূদৃশ্য কীভাবে তার আকার পেল?
বাদ দেয়: লক্ষ লক্ষ বছরকে একটি চালনায় সংকুচিত করে, তাই কোনো একটি ঝড় বা শিলাধস মসৃণ হয়ে যায়।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন; দশ লক্ষ বছরের ভূদৃশ্যের জন্য কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1991 Willgoose ও সহকর্মীদের প্রথম দিকের কম্পিউটারে হিসাব করা ভূদৃশ্য-বিবর্তন মডেল।
দাবানলের বিস্তার
আগুন জ্বালানি, ভূখণ্ড ও বাতাসের ওপর দিয়ে কক্ষ ধরে ধরে ছড়ায়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ছয় ঘণ্টা পরে আগুনের সীমানা কোথায় থাকবে?
বাদ দেয়: বাতাস, আসল আগুনের আচরণের সবচেয়ে বড় চালক, সাধারণত একটি স্থির গড়ে সরল করা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন বা ল্যাপটপ; ছড়িয়ে পড়া আগুনের সম্মুখভাগের জন্য কয়েক মিনিট।শুরুর সাল: 1972 Rothermel-এর আগুনের বিস্তার সমীকরণ, শীঘ্রই পূর্বাভাসের জন্য কম্পিউটারে চালানো হয়।
ভূমিধস ও ধ্বংসাবশেষের প্রবাহ
মাটি, শিলা বা কাদার একটি ঢাল ভেঙে নিচে গড়ায়, ত্বরান্বিত হওয়া, ছড়িয়ে পড়া ও নিচের ভূখণ্ড চাপা দেওয়া অনুসরণ করা হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই ঢাল একবার ভেঙে পড়লে কত দূর ও কত দ্রুত যাবে?
বাদ দেয়: ঢাল কোন মুহূর্তে ভেঙে পড়ে, তা আগাম বলা এখনো কঠিন, ভাঙার পরে কী ঘটে তা বলার চেয়ে।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন বা ছোট ক্লাস্টার, প্রতিটি ঢাল-দৃশ্যকল্পে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1980 ভেঙে পড়া ঢালের ধস-রানআউটের প্রাথমিক কম্পিউটার মডেল।
ভৌত-ভিত্তিক ভূকম্পীয় বিপদ
ভূমিকম্পের ফাটল ও তরঙ্গ-সঞ্চরণ সিমুলেশন প্রতিটি স্থানে কম্পন দিতে অভিজ্ঞতামূলক ক্ষয়-নিয়মের জায়গা নেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: প্রতিটি সম্ভাব্য ফাটলের জন্য এখানে মাটি কতটা জোরে কাঁপবে?
বাদ দেয়: একটি জানা বেগ-মডেল দরকার, আর উচ্চ কম্পাঙ্ক স্পষ্ট করা কঠিন।
যাতে চলে: প্রায় 1018 FLOPS মোটামুটি অনেক ফাটলের দৃশ্যকল্প, প্রতিটি একটি ত্রিমাত্রিক তরঙ্গ সিমুলেশনশুরুর সাল: 2010 CyberShake: a physics-based seismic hazard model for Southern California (2010) সূত্র
ভূ-ডাইনামো সিমুলেশন
পৃথিবীর কেন্দ্রে তরল লোহার পরিচলন চৌম্বকক্ষেত্র তৈরি ও টিকিয়ে রাখে, তার দৈব উল্টে যাওয়াসহ।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: পৃথিবীর কেন্দ্র কীভাবে তার চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে, আর কেন তা উল্টে যায়?
বাদ দেয়: সান্দ্রতা আর পরিবাহিতার মান আসল থেকে অনেক দূরে, তাই প্রবাহ পৃথিবীর ভেতরের চেয়ে অনেক মসৃণ।
যাতে চলে: প্রায় 1018 FLOPS মোটামুটি এমন ডাইনামোর জন্য সুপারকম্পিউটারে কয়েক মাস, যা এখনো পৃথিবীর মতো অবস্থা থেকে অনেক দূরে চলে।শুরুর সাল: 1995 Glatzmaier and Roberts's three-dimensional self-consistent simulation of a geomagnetic field reversal. সূত্র
পূর্ণ-তরঙ্গরূপ ভূকম্পীয় বিপরীতকরণ
ভূকম্পীয় তরঙ্গ একটি পরীক্ষামূলক পৃথিবী-মডেলের ভেতর দিয়ে বারবার চালানো হয়, যা সমন্বয় করা হয় যতক্ষণ না কৃত্রিম ও রেকর্ড-করা তরঙ্গ মেলে, শিলার কাঠামোর ছবি পেতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আমাদের নিচের শিলা, যে তরঙ্গ তার ভেতর দিয়ে গেছে তাদের চোখে, দেখতে কেমন?
বাদ দেয়: শুরুর মডেল কাছাকাছি না হলে বিপরীতকরণ ভুল সমাধানে আটকে যেতে পারে।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি অনুকূলকরণের লুপের ভেতরে হাজার হাজার তরঙ্গ সিমুলেশন।শুরুর সাল: 1984 Tarantola-র অ্যাকোস্টিক আসন্নকরণে ভূকম্পন প্রতিফলনের তথ্যের বিপরীতকরণ। সূত্র
স্পেকট্রাল-এলিমেন্ট ভূকম্পন তরঙ্গের সঞ্চরণ
ভূত্বক বা পুরো পৃথিবীর একটি ত্রিমাত্রিক মডেলের ভেতর দিয়ে ভূমিকম্পের তরঙ্গ ছড়ায়, উচ্চ-ক্রমের উপাদানসহ, যা ভূসংস্থান ও স্তর অনুসরণ করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আসল, অসমান পৃথিবীর ভেতর দিয়ে তরঙ্গ কীভাবে চলে?
বাদ দেয়: পৃথিবীর মডেল ক্ষুদ্র-মাত্রার কাঠামো ও ক্ষয়ে অনিশ্চিত, তাই স্বল্প পর্যায়কাল কম নির্ভরযোগ্য।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি কয়েক সেকেন্ডের সময়কাল ধরা পুরো-পৃথিবীর রান।শুরুর সাল: 1998 Komatitsch ও Vilotte-এর দ্বিমাত্রিক ও ত্রিমাত্রিক কাঠামোর ভূকম্পীয় সাড়ার জন্য বর্ণালী-উপাদান পদ্ধতি। সূত্র
ভূমিকম্প-চক্র সিমুলেশন
প্লেট-গতিতে ধীরে ধীরে চাপ পাওয়া একটি চ্যুতি, ঘর্ষণ যা আটকায় ও পিছলায়, নীরব জমা ও আকস্মিক ফাটলের বহু চক্রের মধ্য দিয়ে সিমুলেট করা হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ভূমিকম্প কীভাবে শতাব্দী ধরে একটি চ্যুতিতে বারবার ঘটে?
বাদ দেয়: ঘর্ষণ-সূত্র পরীক্ষাগারে পাওয়া, আর কখনো না মাপা গভীরতা ও গতিতে বাড়িয়ে প্রয়োগ করা।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি হাজার হাজার বছর ধরে হার-ও-অবস্থা চ্যুতি-চক্র।শুরুর সাল: 1986 Tse ও Rice-এর ঘর্ষণজনিত পিছলে যাওয়ার ধর্মের গভীরতা-ভেদের সঙ্গে সম্পর্কিত ভূত্বকীয় ভূমিকম্প-অস্থিরতা। সূত্র
স্টোক্যাস্টিক ভূমিকম্প-ক্যাটালগ মডেল
একটি পরিসংখ্যান মডেল থেকে কৃত্রিম ভূমিকম্পের ধারা তৈরি হয়, যেখানে প্রতিটি কম্পন পরবর্তী কম্পনের সম্ভাবনা বাড়ায়, গুচ্ছবদ্ধতা আর ঝুঁকি অনুমান করতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বড় ভূমিকম্পের পর পরবর্তী কম্পনের সম্ভাবনা কতটা?
বাদ দেয়: মডেলটি পরিসংখ্যানগত গুচ্ছবদ্ধতা ধরে, কিন্তু চ্যুতির পীড়নের কোনো পদার্থবিজ্ঞান নেই।
যাতে চলে: প্রায় 106 FLOPS মোটামুটি স্টোক্যাস্টিক ক্যাটালগ হিসাবের দিক থেকে হালকা, আর দীর্ঘ এনসেম্বল ওয়ার্কস্টেশনেই চলে।শুরুর সাল: 1988 Ogata-র ভূমিকম্প সংঘটনের পরিসংখ্যান মডেল ও বিন্দু-প্রক্রিয়ার অবশিষ্ট বিশ্লেষণ। সূত্র
ভূ-পৃষ্ঠ মডেল
মাটি, উদ্ভিদ আর বাতাসের মধ্যে জল, তাপ আর কার্বন ডাই-অক্সাইডের বিনিময়, বায়ুমণ্ডল ও জলবায়ু মডেলের জন্য ভূপৃষ্ঠ-উপাদান হিসেবে লেখা।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ভূমি ও বায়ুর মধ্যে চলা তাপ ও জল উদ্ভিদ ও মাটি কীভাবে নিয়ন্ত্রণ করে?
বাদ দেয়: উদ্ভিদকে প্রতিটি ঘরে অল্প কয়েকটি প্যারামিটারে বর্ণনা করা হয়, আর মাটিতে জলের চলাচল অনেক সরল করা।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি জলবায়ু মডেলের ভেতরে প্রতিটি গ্রিড-কক্ষের জন্য একটি একমাত্রিক স্তম্ভ।শুরুর সাল: 1986 Sellers, Mintz, Sud ও Dalcher-এর সাধারণ সঞ্চালন মডেলের ভেতরে ব্যবহারের জন্য সরল জীবমণ্ডল মডেল। সূত্র
যুগ্ম আগুন ও বায়ুমণ্ডল মডেল
আগুনের সম্মুখভাগ ও তার সৃষ্ট হাওয়া একসঙ্গে সমাধান করা হয়, তাই আগুনের তাপ বাতাস টেনে আনে, প্রবাহ বদলায় এবং ফলে আগুন কীভাবে ছড়ায় ও ফুলকি আর ধোঁয়া ছোড়ে তা বদলে দেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি আগুন যে বাতাস তাকে চালায়, তাকে কীভাবে নতুন আকার দেয়?
বাদ দেয়: দহন ও জ্বালানি সরল হার-সূত্রে উপস্থাপিত, তাই মুকুট-আগুন ও ফুলকি-ছড়ানোর মতো চরম আচরণ শুধু মোটামুটি ধরা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি কয়েক দশ মিটার রেজোল্যুশনে একটি বড় আগুনের জন্য একটি ক্লাস্টারে কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1996 Clark, Jenkins and Coen's coupled atmosphere-fire model of fire-line dynamics. সূত্র