---
title: "Земля и климат · Симуляции · Гипотеза симуляции"
url: https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/earth-climate
description: "Погода, климат, океаны, лёд, землетрясения, наводнения и пожары: планета как набор связанных уравнений."
license: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
credit: "Ross Allan Dahl, Гипотеза симуляции (simulation-hypothesis.com)"
---

[Симуляции](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations)область 3 из 18

# Земля и климат

Погода, климат, океаны, лёд, землетрясения, наводнения и пожары: планета как набор связанных уравнений.

Планета — связанная система атмосферы, океана, льда, горных пород и биосферы. Эти симуляции разбивают её на ячейки сетки и интегрируют вперёд по времени. Самое привычное применение это прогноз погоды.

## Климат

### Модели системы Земли

Атмосфера, океан, морской лёд, суша и углеродный цикл связаны на глобальной сетке и считаются на века.

Вопрос, на который отвечает: Насколько нагреется планета при заданном пути выбросов?

Не учитывает: Облака по-прежнему представлены параметризациями — это самый большой источник расхождений между моделями.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно большая доля национального суперкомпьютера, на месяцы. С: 1969 Первая связанная климатическая модель океана и атмосферы, Manabe и Bryan. В дереве симуляций: [Связанные модели океана и атмосферы](https://simulation-hypothesis.com/ru/trees/simulations?n=p-manabebryan)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Палеоклимат

Те же модели прогоняют на ледниковые периоды и глубокое время с другими континентами, орбитами и атмосферами.

Вопрос, на который отвечает: Что запустило ледниковые периоды и что прошлое говорит о чувствительности климата?

Не учитывает: Древние береговые линии, лёд и растительность восстанавливают по скудным свидетельствам, а потом принимают за известные исходные данные.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно сопоставимо с современным климатическим расчётом, часть суперкомпьютера на месяцы. С: 1977 Первая симуляция климата ледникового периода на модели общей циркуляции, Manabe и Hahn.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Ледяные щиты и уровень моря

Ледники и ледяные щиты текут, тают и откалываются в море.

Вопрос, на который отвечает: Как быстро ледяные щиты могут добавить уровня морю в этом столетии?

Не учитывает: Физика того, как лёд внезапно ломается и сходит, по-прежнему плохо схвачена.

Работает на: около 10^15 FLOPS приблизительно университетский кластер, от дней до недель на смоделированное столетие. С: 1976 Ранняя конечно-разностная компьютерная модель ледяного щита, Mahaffy.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Модели комплексной оценки

Энергетика, экономика, землепользование и климат связаны в одну модель, на которой сравнивают пути политики.

Вопрос, на который отвечает: Какое сочетание энергетики и землепользования удерживает потепление ниже заданного предела и какой ценой?

Не учитывает: Сводит всю экономику и климат к нескольким уравнениям, поэтому ответ сильно зависит от выбранной ставки дисконтирования.

Работает на: около 10^12 FLOPS приблизительно ноутбук; полный запуск занимает от секунд до минут. С: 1992 Модель DICE Нордхауса, первая широко используемая модель климата и экономики.

[Системная динамика](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-system-dynamics)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Популяции

### Региональное уточнение климата

Грубый результат глобальной климатической модели используется, чтобы управлять более детальной региональной моделью для одной страны или горной цепи.

Вопрос, на который отвечает: Что на самом деле означает глобальное потепление для погоды в этой долине?

Не учитывает: Наследует предвзятость той глобальной модели, внутрь которой вложена, только с более высоким разрешением.

Работает на: около 10^16 FLOPS приблизительно национальный кластер, недели на один региональный прогноз. С: 1989 первые вложенные региональные климатические модели, запущенные на ограниченной области.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Солнечная геоинженерия

Климатические модели запускают с добавленным намеренным вмешательством, например отражающими частицами, впрыснутыми в верхнюю атмосферу, чтобы увидеть, что это изменит.

Вопрос, на который отвечает: Может ли намеренное уменьшение приходящего солнечного света компенсировать потепление, и какие побочные эффекты это даст?

Не учитывает: Ни одно вмешательство такого рода не проводилось в большом масштабе, поэтому каждый результат зависит от того, насколько модель описывает аэрозоли, никогда не наблюдавшиеся при таком применении.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно большая доля национального суперкомпьютера, на месяцы. С: 1992 первые эксперименты с климатической моделью, проверяющие гипотетическое вмешательство вулканического типа.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Модели «мир — Земля»

Климатические модели, связанные с простыми динамическими представлениями о поведении людей, так что выбросы, политика и общественные изменения отвечают на состояние планеты.

Вопрос, на который отвечает: Как социальные переломы и климатические обратные связи взаимодействуют на протяжении столетий?

Не учитывает: Правила поведения — гипотезы, а пространственные климатические детали грубые.

Работает на: около 10^14 FLOPS приблизительно Модели сниженной сложности, запущенные большими ансамблями С: 2018 Earth system modelling with complex dynamic human societies: the copan:CORE framework (2018) [источник](https://doi.org/10.5194/esd-2017-126)

[Системная динамика](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-system-dynamics)[Агентные](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-agent-based)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Глобальные модели с явным разрешением облаков

Модели атмосферы с сеткой настолько мелкой, в несколько километров, что глубокая конвекция явно представлена по всему земному шару.

Вопрос, на который отвечает: Можно ли смоделировать тропические системы облаков напрямую, а не через параметры?

Не учитывает: Расчёты короткие, а турбулентность и микрофизика облаков по-прежнему приближены.

Работает на: около 10^18 FLOPS приблизительно Недели смоделированного времени на крупнейших машинах С: 2007 A Madden-Julian oscillation event realistically simulated by a global cloud-resolving model (2007) [источник](https://doi.org/10.1126/science.1148443) В дереве симуляций: [Глобальная модель с разрешением облаков](https://simulation-hypothesis.com/ru/trees/simulations?n=p-miura)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Суперпараметризация

Небольшая модель с явным разрешением облаков встроена в каждый столбец грубой глобальной модели и заменяет обычную схему конвекции.

Вопрос, на который отвечает: Может ли явная физика облаков улучшить климатическую модель без полной мелкой глобальной сетки?

Не учитывает: Встроенные модели малы и не связаны с соседними колонками.

Работает на: около 10^16 FLOPS приблизительно Встроенные двумерные модели облаков во много раз увеличивают стоимость С: 2001 Coupling cloud processes with the large-scale dynamics using the cloud-resolving convection parameterization (2001) [источник](https://doi.org/10.1175/1520-0469%282001%29058<0978:CCPWTL>2.0.CO;2)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Атрибуция экстремальных событий

Большие ансамбли расчётов климата с влиянием человека и без него дают шансы конкретной жары, наводнения или шторма в каждом из этих миров.

Вопрос, на который отвечает: Насколько выбросы человека изменили вероятность именно этого события?

Не учитывает: Результаты зависят от того, насколько хорошо модель воспроизводит этот тип события в таком масштабе.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно От сотен до тысяч членов ансамбля С: 2004 Human contribution to the European heatwave of 2003 (2004) [источник](https://doi.org/10.1038/nature03089)

[Стохастические процессы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-stochastic)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Ансамбли с возмущённой физикой на добровольных вычислениях

Тысячи копий климатической модели, каждая с чуть иными физическими параметрами, работают на добровольно предоставленных домашних компьютерах.

Вопрос, на который отвечает: Насколько широк диапазон потепления, совместимый с неопределённой физикой моделей?

Не учитывает: Структура модели фиксирована, меняются только параметры.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно Десятки тысяч прогонов модели С: 2005 Uncertainty in predictions of the climate response to rising levels of greenhouse gases (2005) [источник](https://doi.org/10.1038/nature03301)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Стохастические процессы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-stochastic)нижний уровень: Поля

### Большие ансамбли с разными начальными условиями

Одну климатическую модель запускают десятки раз из слегка разных начальных состояний, чтобы отделить вынужденное изменение от внутренней изменчивости.

Вопрос, на который отвечает: Какая часть регионального тренда — собственный шум климата?

Не учитывает: Она отражает изменчивость внутри одной модели, а не различия между моделями.

Работает на: около 10^18 FLOPS приблизительно Десятки связанных расчётов на века С: 2015 The CESM Large Ensemble Project (2015) [источник](https://doi.org/10.1175/BAMS-D-13-00255.1)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Стохастические процессы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-stochastic)нижний уровень: Поля

### Обученные эмуляторы климата

Нейронная сеть, обученная на результатах климатических моделей, продвигает атмосферу на десятилетия или века вперёд за малую долю стоимости.

Вопрос, на который отвечает: Может ли обученная суррогатная модель быстро воспроизвести климатическую статистику на десятилетия?

Не учитывает: Она наследует предвзятость обучающей модели и может ошибаться в климатах, которых не видела.

Работает на: около 10^15 FLOPS приблизительно Обучение на архивах моделей, затем дешёвые длинные прогоны С: 2023 A fast, skillful learned global atmospheric model for climate prediction (2023) [источник](https://arxiv.org/abs/2310.02074)

[Выученные эмуляторы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-learned)нижний уровень: Поля

### Цифровые двойники системы Земли

Постоянно обновляемые модели планеты с высоким разрешением, питаемые наблюдениями и созданные для ответов пользователям на вопросы «что, если».

Вопрос, на который отвечает: Что случилось бы с регионом, если бы произошло данное решение или событие?

Не учитывает: Двойник настолько верен, насколько верны его модели и данные, а интерактивные сценарии ограничены.

Работает на: около 10^19 FLOPS приблизительно Глобальные модели километрового масштаба плюс ассимиляция С: 2021 The digital revolution of Earth-system science (2021) [источник](https://doi.org/10.1038/s43588-021-00023-0)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Выученные эмуляторы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-learned)[Реальное время](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-real-time)нижний уровень: Поля

### Радиационно-конвективная климатическая модель

Один столбец атмосферы в равновесии между излучением и конвекцией показывает, насколько потеплеет планета при изменении углекислого газа или влажности.

Вопрос, на который отвечает: Насколько нагревается столб воздуха, когда его парниковых газов становится вдвое больше?

Не учитывает: В ней нет ветров, облаков и океанского переноса, поэтому она даёт эталонное потепление, а не прогноз.

Работает на: около 10^4 FLOPS приблизительно одномерный столбец, быстро считается на ноутбуке. С: 1967 Тепловое равновесие атмосферы при заданном распределении относительной влажности, Manabe и Wetherald. [источник](https://doi.org/10.1175/1520-0469%281967%29024<0241:teotaw>2.0.co;2)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Климатическая модель энергетического баланса

Земля сведена к широтным поясам, которые поглощают и излучают тепло и обмениваются им переносом; этого хватает, чтобы показать обратную связь льда и альбедо и перескок между климатическими состояниями.

Вопрос, на который отвечает: Может ли неудержимое разрастание ледяного покрова заморозить всю планету?

Не учитывает: Картина игнорирует динамику и погоду, поэтому она информирует, но не даёт прогноза.

Работает на: около 10^3 FLOPS приблизительно несколько уравнений; секунды на любом компьютере. С: 1969 Глобальная климатическая модель на основе энергетического баланса системы Земля—атмосфера, Sellers. [источник](https://doi.org/10.1175/1520-0450%281969%29008<0392:agcmbo>2.0.co;2)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Системная динамика](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-system-dynamics)нижний уровень: Правила

### Динамическое глобальное моделирование растительности и углеродного цикла

Растения, почвы и их обмен углеродом симулируют по всему земному шару, а типы растительности соперничают и сдвигаются, пока меняется климат.

Вопрос, на который отвечает: Сколько углерода суша поглотит или выбросит при потеплении климата?

Не учитывает: Типы растений сведены к нескольким функциональным классам, а обратные связи по питательным веществам и возмущениям грубы.

Работает на: около 10^14 FLOPS приблизительно многовековые глобальные расчёты, часто на грубой сетке. С: 1996 Интегрированная модель биосферы Фоли с коллегами для процессов на поверхности суши, баланса углерода на суше и динамики растительности. [источник](https://doi.org/10.1029/96gb02692)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Системная динамика](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-system-dynamics)[Правила и состояния](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-rules)нижний уровень: Поля

### Совместная симуляция углеродного цикла и климата

Климатическая модель с углеродным циклом суши и океана внутри: потепление может изменить, сколько углерода поглощает Земля, и усилить само себя.

Вопрос, на который отвечает: Превратит ли потепление сушу и океан из поглотителей углерода в источники?

Не учитывает: Реакция углерода суши сильно различается между моделями из-за допущений о почве и растительности.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно многовековые связанные климатические расчёты на суперкомпьютере. С: 2000 Ускорение глобального потепления из-за обратных связей углеродного цикла в связанной климатической модели Кокса, Беттса, Джонса, Сполла и Тоттерделла. [источник](https://doi.org/10.1038/35041539)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Моделирование экосистем и биогеохимии океана

Питательные вещества, планктон и детрит переносятся и циркулируют в океане, чтобы предсказать продуктивность и углерод, уносимый в глубины.

Вопрос, на который отвечает: Сколько углерода жизнь в океане уносит в глубины?

Не учитывает: Группы планктона — это несколько укрупнённых отсеков с подогнанными скоростями.

Работает на: около 10^15 FLOPS приблизительно биогеохимический модуль внутри общей модели циркуляции океана. С: 1990 Модель динамики планктона в перемешанном слое океана на основе азота Фашама, Дакло и Маккелви. [источник](https://doi.org/10.1357/002224090784984678)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Системная динамика](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-system-dynamics)нижний уровень: Поля

### Обученная параметризация подсеточных процессов

Нейронная сеть, обученная на модели с явным разрешением облаков, заменяет написанные вручную правила для гроз и облаков, слишком мелких для грубой глобальной климатической модели.

Вопрос, на который отвечает: Может ли грубая климатическая модель правильно воспроизвести мелкие облака, если научится им у более детальной?

Не учитывает: Сеть может скатываться в неустойчивые или нефизичные состояния, когда климат выходит за условия, на которых её обучали.

Работает на: около 10^16 FLOPS приблизительно обучение на небольшом наборе точных симуляций, затем дешёвое использование внутри климатической модели. С: 2018 Представление подсеточных процессов в климатической модели с помощью глубокого обучения, Rasp, Pritchard и Gentine. [источник](https://doi.org/10.1073/pnas.1810286115)

[Выученные эмуляторы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-learned)[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

## Погода и воздух

### Численный прогноз погоды

Наблюдаемую сегодня атмосферу продвигают вперёд на часы или дни, обычно как ансамбль чуть различающихся начальных точек.

Вопрос, на который отвечает: Будет ли здесь дождь в четверг и насколько мы уверены?

Не учитывает: Точность прогноза резко падает после примерно десяти дней, как бы мелка ни была сетка.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно суперкомпьютер национального метеорологического центра, несколько процентов его мощности на часы. С: 1950 Первый численный прогноз Чарни, Фьёртофта и фон Неймана. В дереве симуляций: [Первый компьютерный прогноз](https://simulation-hypothesis.com/ru/trees/simulations?n=p-eniac)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Монте-Карло](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-monte-carlo)нижний уровень: Поля

### Погода на машинном обучении

Нейронные сети, обученные на десятилетиях прошлой погоды, дают прогнозы за секунды, а не за часы.

Вопрос, на который отвечает: Может ли обученный эмулятор прогнозировать не хуже физики, на которой его учили?

Не учитывает: Она учит закономерности прошлой погоды, поэтому плохо справляется с экстремальными событиями, каких она ещё не видела.

Работает на: около 10^14 FLOPS приблизительно одна мощная видеокарта; прогнозы за секунды, а не за часы. С: 2022 первые обученные модели погоды, сравнявшиеся по точности прогноза с физическими.

[Выученные эмуляторы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-learned)нижний уровень: Поля

### Тропические циклоны

Ураганы и тайфуны с высоким разрешением: их траектории, сила и осадки.

Вопрос, на который отвечает: Где шторм выйдет на берег и какой будет его сила?

Не учитывает: Глаз и стенка глаза урагана по-прежнему меньше, чем большинство моделей способно как следует разрешить.

Работает на: около 10^16 FLOPS приблизительно кластер национального центра прогнозов, запускается для каждого действующего шторма. С: 1969 Ранняя численная модель развития урагана, Ooyama.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Качество воздуха и рассеивание

Загрязнители, дым и вулканический пепел переносятся ветром, смешиваются и химически преобразуются.

Вопрос, на который отвечает: Куда идёт шлейф и безопасно ли дышать этим воздухом или лететь сквозь него?

Не учитывает: Кадастры выбросов, входные данные, от которых зависит весь прогноз, часто устарели или оценены.

Работает на: около 10^14 FLOPS приблизительно рабочая станция или небольшой кластер, часы на событие загрязнения. С: 1970 первые компьютерные гауссовы модели шлейфа для загрязнения из дымовых труб.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Частицы и задача N тел](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-particles)нижний уровень: Поля

### Сезонное прогнозирование

Ансамбль прогонов модели на климатические сроки, запущенных от сегодняшнего состояния океана и атмосферы, нацелен на вероятности для целого сезона, а не для какого-либо одного дня.

Вопрос, на который отвечает: Будет ли эта зима теплее или влажнее обычной?

Не учитывает: Не может сказать, какая погода будет в конкретный день, а лишь то, как смещены шансы.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно суперкомпьютер национального центра прогнозов, ансамбль прогонов в каждый сезон. С: 1986 первые динамические сезонные прогнозы на моделях с океаном.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Монте-Карло](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-monte-carlo)нижний уровень: Поля

### Сильные конвективные бури

Одна гроза или суперячейка, разрешённая до масштаба её восходящего и нисходящего потоков, чтобы увидеть, раскрутится ли она в торнадо или сбросит крупный град.

Вопрос, на который отвечает: Даст ли этот шторм торнадо и где?

Не учитывает: Нужна сетка достаточно мелкая, чтобы увидеть торнадо, а это слишком дорого считать повсюду, где может возникнуть шторм.

Работает на: около 10^16 FLOPS приблизительно национальный кластер, часы на один шторм с очень высоким разрешением. С: 1975 первые трёхмерные компьютерные модели одной грозы.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Генеративные ансамблевые прогнозы погоды

Диффузионная модель выбирает множество правдоподобных вариантов погоды на ближайшие две недели и даёт вероятности для каждой величины в глобальном масштабе.

Вопрос, на который отвечает: Может ли обученная модель дёшево давать калиброванную неопределённость прогноза?

Не учитывает: Она привязана к данным реанализа и не даёт физических гарантий для редких экстремумов.

Работает на: около 10^16 FLOPS приблизительно Обучение на десятилетиях реанализа, минуты на один член ансамбля С: 2023 GenCast: diffusion-based ensemble forecasting for medium-range weather (2023) [источник](https://arxiv.org/abs/2312.15796)

[Выученные эмуляторы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-learned)[Стохастические процессы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-stochastic)нижний уровень: Поля

### Ансамблевый прогноз погоды

Прогноз запускают много раз из слегка различающихся начальных состояний, и разброс показывает, насколько погода неопределённа и насколько вероятен каждый исход.

Вопрос, на который отвечает: Насколько можно доверять прогнозу погоды и что могло бы случиться вместо этого?

Не учитывает: Возмущения начального состояния лишь отчасти отражают ошибку модели, поэтому разброс часто слишком узок.

Работает на: около 10^16 FLOPS приблизительно десятки глобальных прогнозов каждый день, каждый — большой расчёт. С: 1974 Теоретическая точность прогнозов Монте-Карло, Leith. [источник](https://doi.org/10.1175/1520-0493%281974%29102<0409:tsomcf>2.0.co;2)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Монте-Карло](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-monte-carlo)нижний уровень: Поля

### Реанализ атмосферы

Неизменную современную модель прогноза прогоняют по десятилетиям прошлых наблюдений и сводят их в цельную запись атмосферы без пропусков.

Вопрос, на который отвечает: Каковы были ветры, температуры и давление во всех местах и в любое время в прошлом?

Не учитывает: Изменения в системе наблюдений со временем оставляют в записи искусственные тренды.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно десятилетия циклов ассимиляции на суперкомпьютере. С: 1996 Проект реанализа NCEP/NCAR за 40 лет, Kalnay и коллеги. [источник](https://doi.org/10.1175/1520-0477%281996%29077<0437:tnyrp>2.0.co;2)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Моделирование крупных вихрей в пограничном слое атмосферы

Нижний километр атмосферы, где турбулентные вихри перемешивают тепло, влагу и загрязнения: крупные вихри разрешаются, а мелкие моделируются.

Вопрос, на который отвечает: Как турбулентные вихри переносят тепло и влагу вверх от земли?

Не учитывает: Обмен у поверхности и подсеточное перемешивание параметризованы, что ограничивает точность у земли.

Работает на: около 10^14 FLOPS приблизительно несколько километров области с разрешением в десятки метров. С: 1972 Численное исследование нейтральных и неустойчивых планетарных пограничных слоёв Дирдорфа. [источник](https://doi.org/10.1175/1520-0469%281972%29029<0091:nionau>2.0.co;2)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Глобальная симуляция с явным разрешением штормов

Модель атмосферы всей планеты с разрешением в несколько километров, так что скопления гроз и тропические штормы появляются без параметризации конвекции.

Вопрос, на который отвечает: Что делает атмосфера, когда штормы разрешаются явно, а не заменяются приближением?

Не учитывает: Микрофизика облаков и турбулентность ниже нескольких километров остаются параметризованными, а расчёты слишком коротки, чтобы изучать климат.

Работает на: около 10^19 FLOPS приблизительно недели на крупнейших машинах на несколько смоделированных месяцев. С: 2008 Негидростатическая икосаэдрическая атмосферная модель для глобальных симуляций с разрешением облаков, Satoh и коллеги. [источник](https://doi.org/10.1016/j.jcp.2007.02.006)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Выброс и перенос минеральной пыли

Ветер поднимает пустынную пыль, несёт через моря и осаждает, чтобы узнать её влияние на излучение, питательные вещества океана и качество воздуха.

Вопрос, на который отвечает: Сколько пустынной пыли попадает в воздух и куда она девается?

Не учитывает: Пороги выброса зависят от свойств почвы и поверхности, которые плохо нанесены на карты.

Работает на: около 10^14 FLOPS приблизительно модуль пыли внутри модели атмосферы, на годы. С: 1994 Модель минеральной пыли в атмосфере Тегена и Фунга: источники, перенос и оптическая толщина. [источник](https://doi.org/10.1029/94jd01928)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Моделирование энергетического баланса городской поверхности

Улицы, крыши и стены рассматривают как каньон, обменивающийся с воздухом теплом, влагой и импульсом, чтобы предсказать городские острова тепла и потребность зданий в охлаждении.

Вопрос, на который отвечает: Почему город теплее окружающей сельской местности?

Не учитывает: Города сведены к идеализированным каньонам, поэтому детали зданий и тепло от транспорта приближены.

Работает на: около 10^12 FLOPS приблизительно схема городского каньона внутри атмосферной модели над мегаполисом. С: 2000 Физическая схема городского энергобаланса в атмосферных моделях, Masson. [источник](https://doi.org/10.1023/a:1002463829265)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Моделирование термосферы и ионосферы

Верхняя атмосфера на высоте от 100 до 600 километров, нагретая светом и частицами, с ветрами и электрическими токами, меняющими торможение спутников и радиосигналы.

Вопрос, на который отвечает: Как солнечная активность меняет верхнюю атмосферу и распространение радиоволн?

Не учитывает: Нижняя граница и приходящая сверху энергия задаются по скудным данным.

Работает на: около 10^13 FLOPS приблизительно связанная симуляция верхней атмосферы на дни космической погоды. С: 1988 Связанная общая модель циркуляции термосферы и ионосферы, Roble, Ridley, Richmond и Dickinson. [источник](https://doi.org/10.1029/gl015i012p01325)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

## Вода

### Циркуляция океана

Течения, вихри, тепло и соль движутся по мировому океану.

Вопрос, на который отвечает: Могут ли замедлиться великие опрокидывающиеся течения Атлантики?

Не учитывает: Вихри, перемешивающие тепло и углерод, в основном мельче сетки, поэтому их действие приходится параметризовать.

Работает на: около 10^16 FLOPS приблизительно большой кластер, недели на многодесятилетний запуск. С: 1969 Первая компьютерная модель глобальной циркуляции океана Брайана.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Цунами и штормовые нагоны

Волны, поднятые землетрясениями или штормами, пересекают океан и накатывают на берег.

Вопрос, на который отвечает: Как высоко поднимется вода и какие улицы затопит первыми?

Не учитывает: Береговая защита и дренаж обычно упрощены намного грубее, чем разрешение самого заплёска.

Работает на: около 10^13 FLOPS приблизительно рабочая станция; минуты на прогон прибрежного предупреждения. С: 1969 Первые численные эксперименты Аиды по моделированию цунами.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Реки и наводнения

Дождь падает на водосбор, впитывается или стекает в ручьи, реки и поймы.

Вопрос, на который отвечает: Какое наводнение вызовет этот шторм и где?

Не учитывает: Почва и землепользование усредняются по водосбору, и скрытым остаётся то единственное поле или овраг, которые на самом деле затопляет.

Работает на: около 10^12 FLOPS приблизительно ноутбук; расчёт для водосбора занимает минуты. С: 1966 Стэнфордская модель «осадки — сток» Кроуфорда и Линсли.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Системная динамика](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-system-dynamics)нижний уровень: Поля

### Грунтовые воды

Вода медленно движется сквозь почву и породу в водоносных горизонтах.

Вопрос, на который отвечает: Как долго можно качать воду из этого водоносного горизонта, пока скважины не высохнут?

Не учитывает: Свойства горных пород и почвы под землёй картируют по скважинам, расположенным в сотнях метров друг от друга, поэтому большая часть водоносного горизонта оценивается лишь косвенно.

Работает на: около 10^12 FLOPS приблизительно ноутбук или рабочая станция; от минут до часов на водоносный горизонт. С: 1968 Ранняя конечно-разностная модель водоносного горизонта, Pinder и Bredehoeft.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Морской лёд

Плавающий лёд на поверхности океана трескается, торосится, дрейфует и тает под ветром, волнами и теплом.

Вопрос, на который отвечает: Какая часть Северного Ледовитого океана будет по-прежнему покрыта льдом к концу лета?

Не учитывает: Неоднородное поле растрескавшихся торосистых льдин рассматривается как гладкий сплошной лист.

Работает на: около 10^15 FLOPS приблизительно университетский или национальный кластер, недели в связке с расчётом океана. С: 1969 первые компьютерные модели дрейфующего арктического морского льда.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Прогноз океанских волн

Ветер над открытой водой порождает и направляет зыбь и рябь; это отслеживают, чтобы прогнозировать высоту и направление волн для судов и побережий.

Вопрос, на который отвечает: Какое завтра будет здесь волнение на море?

Не учитывает: Плохо работает на самых крутых, обрушивающихся гребнях, а они важнее всего для безопасности на море.

Работает на: около 10^15 FLOPS приблизительно кластер национального центра прогнозов, запускается несколько раз в сутки. С: 1956 первые численные прогнозы волн по методам предсказания зыби военного времени.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Моделирование затопления

Вода из реки или шторма растекается по пойме на сетке рельефа, чтобы нанести на карту глубину и протяжённость для страхования и планирования.

Вопрос, на который отвечает: Какие улицы и поля уходят под воду при наводнении?

Не учитывает: Ошибку определяют точность рельефа и входной гидрограф, а не численные методы.

Работает на: около 10^12 FLOPS приблизительно двумерные модели мелкой воды или растровые модели речного бассейна. С: 2000 Простая растровая модель Бейтса и Де Ру для симуляции затопления. [источник](https://doi.org/10.1016/s0022-1694%2800%2900278-x)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Клеточные автоматы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-cellular-automata)нижний уровень: Поля

### Моделирование циркуляции в прибрежных зонах и устьях

Приливы, реки и ветры перемещают воду, соль и осадки по заливам и устьям на сетке, следующей за рельефом.

Вопрос, на который отвечает: Как приливы и реки смешивают воду вдоль побережья?

Не учитывает: Мелкомасштабное перемешивание и ошибки в данных о рельефе дна ограничивают точность у берега.

Работает на: около 10^12 FLOPS приблизительно трёхмерная региональная модель с прогонами на год. С: 1987 Описание трёхмерной модели циркуляции прибрежного океана Блумберга и Меллора. [источник](https://doi.org/10.1029/co004p0001)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Морской мусор и лагранжево моделирование дрейфа

Виртуальные частицы, переносимые смоделированными или наблюдаемыми океанскими течениями, показывают, куда уходят плавающий пластик, нефть или личинки.

Вопрос, на который отвечает: Куда попадает плавающий пластик с побережья?

Не учитывает: Парусность, волновой дрейф и погружение или дробление частиц известны плохо.

Работает на: около 10^12 FLOPS приблизительно миллионы частиц, перенесённых течениями океана за год. С: 2012 Происхождение, динамика и эволюция океанских мусорных пятен по наблюдаемым поверхностным дрифтерам, ван Себиль, Ингланд и Фройланд. [источник](https://doi.org/10.1088/1748-9326/7/4/044040)

[Частицы и задача N тел](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-particles)[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Симуляция нефтяных и газовых пластов

Нефть, газ и вода текут через поры породы-коллектора к скважинам, чтобы спланировать бурение и предсказать, сколько можно добыть.

Вопрос, на который отвечает: Сколько нефти даст месторождение и куда ставить скважины?

Не учитывает: Свойства породы между скважинами выводят по скудным данным, поэтому неопределённость обычно больше, чем у численных методов.

Работает на: около 10^13 FLOPS приблизительно многофазное течение в геологической модели из миллионов ячеек. С: 1955 Численное решение параболических и эллиптических дифференциальных уравнений, Peaceman и Rachford, основа ранних симуляторов пластов. [источник](https://doi.org/10.1137/0103003)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Гляциоизостатическая корректировка и отпечатки уровня моря

Земная кора поднимается, когда тают ледниковые щиты, а океаны перераспределяются; так предсказывают региональное изменение уровня моря и поле тяжести.

Вопрос, на который отвечает: Почему уровень моря падает в одних местах при таянии льда и растёт в других?

Не учитывает: Вязкость мантии под плитами известна плохо и меняется от региона к региону.

Работает на: около 10^12 FLOPS приблизительно вязкоупругие модели Земли, решаемые на сфере. С: 1976 Расчёт послеледникового уровня моря Фаррелла и Кларка. [источник](https://doi.org/10.1111/j.1365-246x.1976.tb01252.x)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Симуляция геологического хранения углекислого газа

Закачанный углекислый газ растекается, поднимается и растворяется в солёной породе. Улавливание покрышкой, капиллярностью и минеральными реакциями прослеживают на протяжении веков.

Вопрос, на который отвечает: Останется ли газ под землёй и куда он уходит?

Не учитывает: Порода под скважиной известна лишь по нескольким другим скважинам и съёмкам, поэтому проницаемость и разломы угадываются с большой неопределённостью.

Работает на: около 10^15 FLOPS приблизительно недели на кластере для модели масштаба бассейна на тысячи лет. С: 2002 Сопоставление численных кодов для геологического захоронения CO2 в Лоуренсовской лаборатории Беркли. [источник](https://doi.org/10.2172/813566)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Реактивный перенос под поверхностью

Вода переносит химические вещества сквозь породу или почву, пока минералы растворяются, выпадают в осадок и обмениваются ионами; это решают вместе с течением.

Вопрос, на который отвечает: Как химия и «водопровод» водоносного горизонта или хранилища меняют друг друга со временем?

Не учитывает: Скорости реакций, измеренные в лаборатории, применяют к породе, площадь реакционной поверхности которой в земле неизвестна.

Работает на: около 10^14 FLOPS приблизительно дни на кластере для трёхмерного полевого участка. С: 1985 Континуальная модель связанных химических реакций и массопереноса в гидротермальных системах, Lichtner. [источник](https://doi.org/10.1016/0016-7037%2885%2990172-3)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

## Твёрдая Земля и ландшафт

### Мантийная конвекция и тектоника плит

Горячая порода медленно течёт внутри планеты сотни миллионов лет и несёт на себе плиты.

Вопрос, на который отвечает: Почему у Земли есть тектоника плит, а у соседних планет нет?

Не учитывает: Одновременно прогоняет миллионы смоделированных лет, поэтому не может заодно показать отдельное землетрясение.

Работает на: около 10^15 FLOPS приблизительно университетский кластер, недели на один долгий расчёт. С: 1974 Первая численная модель мантийной конвекции, McKenzie, Roberts и Weiss.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Землетрясения и сейсмические волны

Разломы рвутся, а волны расходятся по коре и трясут землю.

Вопрос, на который отвечает: Насколько сильно затрясёт этот город, если сдвинется тот разлом?

Не учитывает: Начальная точка разрыва и точная шероховатость разлома по-прежнему предполагаются, а не известны заранее.

Работает на: около 10^16 FLOPS приблизительно национальный или университетский кластер, дни на большой разрыв разлома. С: 1968 Ранняя конечно-разностная модель сейсмических волн Альтермана и Карала.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Извержения вулканов и потоки лавы

Магма поднимается, извергается и стекает вниз как лава, пепел или быстрые горячие облака.

Вопрос, на который отвечает: Какие деревни лежат на пути, если вулкан извергнется?

Не учитывает: Не может предсказать, когда начнётся извержение, а лишь то, что произойдёт, когда оно уже началось.

Работает на: около 10^13 FLOPS приблизительно рабочая станция или небольшой кластер, часы на сценарий. С: 1980 первые компьютерные модели лавы, стекающей вниз от жерла.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Клеточные автоматы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-cellular-automata)нижний уровень: Поля

### Эволюция ландшафта

Реки прорезают долины, склоны ползут, а берега размываются на протяжении тысяч и миллионов лет.

Вопрос, на который отвечает: Откуда у этого ландшафта такая форма?

Не учитывает: Сжимает миллионы лет в один расчёт, поэтому любая отдельная буря или камнепад сглаживается.

Работает на: около 10^13 FLOPS приблизительно рабочая станция; дни на ландшафт за миллион лет. С: 1991 Ранняя вычислительная модель эволюции ландшафта Вилгуза с коллегами.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Клеточные автоматы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-cellular-automata)нижний уровень: Поля

### Распространение лесных пожаров

Огонь движется по топливу, рельефу и ветру клетка за клеткой.

Вопрос, на который отвечает: Где будет фронт пожара через шесть часов?

Не учитывает: Ветер, главный фактор поведения настоящего пожара, обычно упрощают до постоянного среднего.

Работает на: около 10^13 FLOPS приблизительно рабочая станция или ноутбук; минуты на распространяющийся фронт пожара. С: 1972 Уравнения распространения пожара Rothermel, вскоре переведённые на компьютер для прогнозов.

[Запустить интерактивную модель](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/run#toy-forestfire)

[Клеточные автоматы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-cellular-automata)[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Оползни и селевые потоки

Склон из почвы, камня или грязи обрушивается и движется вниз; модель следит, как он ускоряется, растекается и погребает местность внизу.

Вопрос, на который отвечает: Как далеко и как быстро поедет этот склон после обрушения?

Не учитывает: Момент, когда склон действительно обрушивается, по-прежнему труднее предсказать, чем то, что происходит потом.

Работает на: около 10^13 FLOPS приблизительно рабочая станция или небольшой кластер, часы на сценарий склона. С: 1980 первые компьютерные модели пробега обрушивающегося склона.

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Частицы и задача N тел](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-particles)нижний уровень: Поля

### Сейсмическая опасность на основе физики

Симуляции разрыва при землетрясениях и распространения волн заменяют эмпирические правила затухания, чтобы получить сотрясения на каждом участке.

Вопрос, на который отвечает: Насколько сильно здесь затрясёт землю при каждом возможном разрыве?

Не учитывает: Нужна известная скоростная модель, а высокие частоты трудно разрешить.

Работает на: около 10^18 FLOPS приблизительно Много сценариев разрыва, каждый из них трёхмерная волновая симуляция С: 2010 CyberShake: a physics-based seismic hazard model for Southern California (2010) [источник](https://doi.org/10.1007/s00024-010-0161-6)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Симуляция геодинамо

Конвекция жидкого железа в ядре Земли создаёт и поддерживает магнитное поле, включая его случайные переполюсовки.

Вопрос, на который отвечает: Как ядро Земли создаёт магнитное поле и почему оно переворачивается?

Не учитывает: Значения вязкости и проводимости далеки от настоящих, поэтому течение намного глаже, чем внутри Земли.

Работает на: около 10^18 FLOPS приблизительно месяцы на суперкомпьютере для динамо, которое всё равно работает далеко от условий, подобных земным. С: 1995 Трёхмерная согласованная симуляция переполюсовки геомагнитного поля Глатцмайера и Робертса. [источник](https://doi.org/10.1038/377203a0)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Сейсмическая инверсия полного волнового поля

Сейсмические волны многократно прогоняют через пробную модель Земли, которую подправляют, пока синтетические и записанные волны не совпадут. Так получают изображение строения пород.

Вопрос, на который отвечает: Как выглядит порода под нами глазами волн, которые её пересекли?

Не учитывает: Инверсия может зацепиться за неверные решения, если начальная модель не близка.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно тысячи моделирований волн внутри цикла оптимизации. С: 1984 Инверсия данных сейсмического отражения в акустическом приближении, Тарантолы. [источник](https://doi.org/10.1190/1.1441754)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Спектрально-элементное распространение сейсмических волн

Волны землетрясения распространяются через трёхмерную модель коры или всей Земли; элементы высокого порядка следуют рельефу и слоям.

Вопрос, на который отвечает: Как волны идут по настоящей, неоднородной Земле?

Не учитывает: Модели Земли неопределённы в мелкомасштабной структуре и затухании, поэтому короткие периоды менее надёжны.

Работает на: около 10^17 FLOPS приблизительно прогоны всей Земли с разрешением периодов в несколько секунд. С: 1998 Метод спектральных элементов для сейсмического отклика двух- и трёхмерных структур, Komatitsch и Vilotte. [источник](https://doi.org/10.1785/bssa0880020368)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Симуляция цикла землетрясений

Разлом медленно нагружается движением плит; трение то заедает, то срывается, и модель проходит много циклов тихого накопления и внезапного разрыва.

Вопрос, на который отвечает: Как землетрясения повторяются на разломе на протяжении веков?

Не учитывает: Закон трения получен в лаборатории и экстраполирован на глубины и скорости, которых никогда не измеряли.

Работает на: около 10^14 FLOPS приблизительно циклы разломов по закону скорости и состояния на тысячи лет. С: 1986 Неустойчивость земной коры при землетрясениях в связи с зависимостью свойств фрикционного скольжения от глубины, Цзе и Райс. [источник](https://doi.org/10.1029/jb091ib09p09452)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

### Стохастические модели каталогов землетрясений

Синтетические последовательности землетрясений создают из статистической модели, где каждый толчок повышает шанс афтершоков, чтобы прогнозировать кластеризацию и опасность.

Вопрос, на который отвечает: Насколько вероятны афтершоки после сильного землетрясения?

Не учитывает: Модель передаёт статистическую кластеризацию, но в ней нет физики напряжения разломов.

Работает на: около 10^6 FLOPS приблизительно стохастические каталоги обходятся дёшево, а длинный ансамбль считается на рабочей станции. С: 1988 Статистические модели возникновения землетрясений и анализ остатков для точечных процессов, Ogata. [источник](https://doi.org/10.1080/01621459.1988.10478560)

[Стохастические процессы](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-stochastic)[Монте-Карло](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-monte-carlo)нижний уровень: Правила

### Модель поверхности суши

Обмен водой, теплом и углекислым газом между почвой, растениями и воздухом записывают как поверхностный компонент для моделей атмосферы и климата.

Вопрос, на который отвечает: Как растения и почва управляют теплом и водой, идущими между землёй и воздухом?

Не учитывает: Растительность описывается несколькими параметрами на ячейку, а движение воды в почве сильно упрощено.

Работает на: около 10^12 FLOPS приблизительно одномерный столбец на каждую ячейку сетки внутри климатических моделей. С: 1986 Простая модель биосферы для использования внутри моделей общей циркуляции, Sellers, Mintz, Sud и Dalcher. [источник](https://doi.org/10.1175/1520-0469%281986%29043<0505:asbmfu>2.0.co;2)

[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)нижний уровень: Поля

### Связанные модели огня и атмосферы

Фронт пожара и создаваемый им ветер решаются вместе: жар огня втягивает воздух, меняет течение, а оно в свою очередь меняет, как распространяется огонь и как он разбрасывает искры и дым.

Вопрос, на который отвечает: Как пожар меняет ветер, который его гонит?

Не учитывает: Горение и топливо представлены простыми законами скоростей, поэтому экстремальное поведение, например верховые пожары и перенос искр, схватывается лишь приблизительно.

Работает на: около 10^14 FLOPS приблизительно дни на кластере для одного большого пожара с разрешением в десятки метров. С: 1996 Модель связи «атмосфера — пожар» Кларка, Дженкинса и Коэн для динамики линии огня. [источник](https://doi.org/10.1175/1520-0450%281996%29035%3C0875:ACAMCF%3E2.0.CO;2)

[Непрерывные поля](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-continuum)[Дифференциальные уравнения](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/methods#m-equations)нижний уровень: Поля

[◂ Астрономия и космология](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/astronomy-cosmology)[Химия и материалы ▸](https://simulation-hypothesis.com/ru/simulations/chemistry-materials)