زمین اور موسمیات
موسم، آب و ہوا، سمندر، برف، زلزلے، سیلاب اور آگ: سیارہ باہم جڑی مساواتوں کے ایک مجموعے کے طور پر۔
سیارہ فضا، سمندر، برف، چٹان اور حیاتی کرے کا ایک جڑا ہوا نظام ہے۔ یہ سمیولیشنز اسے گرڈ کے خانوں میں بانٹتی ہیں اور وقت میں آگے بڑھاتی ہیں۔ موسم کی پیش گوئی اس کا سب سے مانوس استعمال ہے۔
زمینی نظام کے ماڈل
فضا، سمندر، سمندری برف، زمین اور کاربن کا چکر ایک عالمی گرڈ پر جوڑے اور صدیوں تک چلائے جاتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اخراج کے دیے گئے راستے پر سیارہ کتنا گرم ہوتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: بادل اب بھی پیرامیٹرائزیشنز سے ظاہر کیے جاتے ہیں، جو ماڈلوں کے درمیان اختلاف کا واحد سب سے بڑا ذریعہ ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی سپر کمپیوٹر کا بڑا حصہ، مہینوں کے لیے۔تب سے: 1969 مناہے اور برائن کا پہلا جڑا ہوا سمندری فضائی موسمیاتی ماڈل۔سمیولیشنز کے درخت میں: باہم جڑے سمندر اور فضا
قدیم موسم
یہی ماڈل برفانی ادوار اور گہرے وقت پر چلائے جاتے ہیں، مختلف براعظموں، مداروں اور فضاؤں کے ساتھ۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: برفانی ادوار کس چیز سے شروع ہوئے، اور ماضی موسم کی حساسیت کے بارے میں کیا بتاتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: قدیم ساحلی خطوط، برف اور نباتات کو کم شواہد سے دوبارہ بنایا جاتا ہے، پھر معلوم ان پٹس کے طور پر برتا جاتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ جدید موسمیاتی رن کی طرح، مہینوں تک سپر کمپیوٹر کا ایک حصہ۔تب سے: 1977 مناہے اور ہان کی برفانی دور کی آب و ہوا کی پہلی GCM سمیولیشن۔
برف کی چادریں اور سمندر کی سطح
گلیشیئر اور برف کی چادریں بہتی، پگھلتی اور سمندر میں ٹوٹ کر گرتی ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اس صدی میں برف کی چادریں سمندر کی سطح میں کتنی تیزی سے اضافہ کر سکتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: برف کے اچانک ٹوٹنے اور پھسلنے کی طبیعیات اب بھی ٹھیک سے نہیں پکڑی جاتی۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ایک یونیورسٹی کلسٹر، فی سمیولیٹ شدہ صدی چند دن سے چند ہفتے۔تب سے: 1976 مہافی کا برف کی چادر کا ابتدائی محدود فرق کا کمپیوٹر ماڈل۔
مربوط تشخیصی ماڈل
توانائی، معیشت، زمین کے استعمال اور موسمیاتی نظام کو ایک ماڈل میں جوڑا گیا، پالیسی کے راستوں کا موازنہ کرنے کے لیے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: توانائی اور زمین کے استعمال کا کون سا ملاپ حرارت کو دی گئی حد سے نیچے رکھتا ہے، اور کس لاگت پر؟
چھوڑ دیتا ہے: پوری معیشت اور آب و ہوا کو چند مساواتوں تک گھٹا دیتا ہے، اس لیے جواب منتخب رعایتی شرح پر بہت منحصر ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ ایک لیپ ٹاپ؛ پورا رن چند سیکنڈ سے چند منٹ لیتا ہے۔تب سے: 1992 نورڈہاؤس کا DICE ماڈل، پہلا وسیع طور پر استعمال ہونے والا موسم اور معیشت کا ماڈل۔
علاقائی موسم کی ڈاؤن اسکیلنگ
ایک عالمی موسمیاتی ماڈل کا موٹا آؤٹ پٹ جو کسی ایک ملک یا پہاڑی سلسلے پر ایک باریک علاقائی ماڈل کو چلاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اس وادی کے موسم کے لیے گلوبل وارمنگ کا اصل مطلب کیا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ جس عالمی ماڈل کے اندر رکھا گیا ہو اس کے تعصبات ورثے میں لیتا ہے، بس زیادہ ریزولیوشن پر۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی کلسٹر، ایک علاقائی پیش بینی کے لیے چند ہفتے۔تب سے: 1989 محدود علاقے پر چلائے گئے ابتدائی تہہ در تہہ علاقائی موسمیاتی ماڈل۔
شمسی جیو انجینئرنگ
موسمیاتی ماڈل جو جان بوجھ کر شامل کی گئی مداخلت کے ساتھ چلائے گئے، جیسے بالائی فضا میں منعکس کرنے والے ذرات چھوڑنا، تاکہ دیکھا جائے کہ اس سے کیا بدلے گا۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا آنے والی دھوپ جان بوجھ کر کم کرنا گرمی کو توازن دے سکتا ہے، اور اس کے کیا ضمنی اثرات ہوں گے؟
چھوڑ دیتا ہے: اس نوعیت کی کوئی مداخلت بڑے پیمانے پر نہیں کی گئی، اس لیے ہر نتیجہ اس پر منحصر ہے کہ ماڈل ان ایروسولز کو کتنی اچھی طرح ظاہر کرتا ہے جو ایسی تعیناتی میں کبھی دیکھے نہیں گئے۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی سپر کمپیوٹر کا بڑا حصہ، مہینوں کے لیے۔تب سے: 1992 آتش فشانی طرز کی فرضی مداخلت کی جانچ کرنے والے ابتدائی موسمیاتی ماڈل کے تجربات۔
زمین کی پوری دنیا کے ماڈل
موسمیاتی ماڈل جو انسانی رویے کی سادہ حرکی نمائندگیوں سے جوڑے گئے، تاکہ اخراج، پالیسی اور سماجی تبدیلی سیارے کی حالت پر ردعمل دیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: صدیوں کے دوران سماجی موڑ اور موسمیاتی ردعمل ایک دوسرے سے کیسے متاثر ہوتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: رویے کے قواعد مفروضے ہیں، اور مکانی موسمی تفصیل موٹی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ کم پیچیدگی والے ماڈل بڑے مجموعوں میں چلائے جاتے ہیںتب سے: 2018 Earth system modelling with complex dynamic human societies: the copan:CORE framework (2018) ماخذ
عالمی بادل حل کرنے والے ماڈل
ایسے فضائی ماڈل جن کا گرڈ، چند کلومیٹر، اتنا باریک ہے کہ پورے کرۂ ارض میں گہری ترسیل کو واضح طور پر ظاہر کر سکے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا اشنکٹبندیی بادلوں کے نظام پیرامیٹروں کی بجائے براہِ راست سمیولیٹ کیے جا سکتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: رنز مختصر ہیں، اور تلاطم اور بادل کی مائیکرو طبیعیات اب بھی تخمینی ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1018 FLOPS موٹا اندازہ سب سے بڑی مشینوں پر سمیولیٹ وقت کے ہفتےتب سے: 2007 A Madden-Julian oscillation event realistically simulated by a global cloud-resolving model (2007) ماخذسمیولیشنز کے درخت میں: بادلوں کو الگ الگ دکھانے والا عالمی ماڈل
سپر پیرامیٹرائزیشن
ایک چھوٹا بادل حل کرنے والا ماڈل ایک موٹے عالمی ماڈل کے ہر ستون کے اندر جڑا ہوتا ہے تاکہ معمول کی ترسیلی اسکیم کی جگہ لے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا صریح بادل کی طبیعیات پورے عالمی باریک گرڈ کے بغیر موسمیاتی ماڈل کو بہتر کر سکتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: شامل کیے گئے ماڈل چھوٹے ہیں اور ساتھ والے کالموں سے بات نہیں کرتے۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ضم شدہ دو بعدی بادل ماڈل لاگت کو کئی گنا بڑھا دیتے ہیںتب سے: 2001 Coupling cloud processes with the large-scale dynamics using the cloud-resolving convection parameterization (2001) ماخذ
انتہائی واقعات کی وجوہات کی نشاندہی (attribution)
انسانی اثر کے ساتھ اور بغیر موسمیاتی رنز کے بڑے مجموعے ہر دنیا میں کسی خاص گرمی کی لہر، سیلاب یا طوفان کے امکانات دیتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: انسانی اخراج نے اس خاص واقعے کے امکان کو کتنا بدلا؟
چھوڑ دیتا ہے: نتائج اس پر منحصر ہیں کہ ماڈل اس پیمانے پر واقعے کی قسم کو کتنی اچھی طرح دہراتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ اینسمبل کے سینکڑوں سے ہزاروں ارکانتب سے: 2004 Human contribution to the European heatwave of 2003 (2004) ماخذ
رضاکارانہ کمپیوٹنگ سے بدلی ہوئی طبیعیات کے اینسمبل
موسمیاتی ماڈل کی ہزاروں نقلیں، ہر ایک کے طبعی پیرامیٹر ذرا مختلف، جو عطیہ کیے گئے گھریلو کمپیوٹرز پر چلتی ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: غیر یقینی ماڈل طبیعیات کے مطابق گرمی کی حد کتنی وسیع ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ماڈل کی ساخت مقرر ہے؛ صرف پیرامیٹر بدلے جاتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ دسیوں ہزار ماڈل رنزتب سے: 2005 Uncertainty in predictions of the climate response to rising levels of greenhouse gases (2005) ماخذ
ابتدائی حالت کے بڑے مجموعے
ایک ہی موسمیاتی ماڈل درجنوں بار قدرے مختلف آغاز سے چلایا جاتا ہے تاکہ بیرونی اثرات سے پیدا ہونے والی تبدیلی کو اندرونی تغیر سے الگ کیا جا سکے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: علاقائی رجحان کا کتنا حصہ موسم کا اپنا شور ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ ایک ماڈل کے اندر کی تغیر پذیری کو پکڑتا ہے، ماڈلوں کے درمیان فرق کو نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1018 FLOPS موٹا اندازہ صدیوں پر محیط جڑے ہوئے درجنوں رنزتب سے: 2015 The CESM Large Ensemble Project (2015) ماخذ
سیکھے ہوئے موسمیاتی ایمولیٹر
موسمیاتی ماڈل کے آؤٹ پٹ پر تربیت یافتہ نیورل نیٹ ورک فضا کو دہائیوں یا صدیوں تک لاگت کے ایک معمولی حصے پر آگے بڑھاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا ایک تربیت یافتہ متبادل کئی دہائیوں کے موسمیاتی اعداد و شمار جلد دہرا سکتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ اپنے تربیتی ماڈل کے تعصبات ورثے میں لیتا ہے اور ان موسموں سے باہر ناکام ہو سکتا ہے جو اس نے دیکھے۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ماڈل آرکائیوز پر تربیت، پھر سستے لمبے رنزتب سے: 2023 A fast, skillful learned global atmospheric model for climate prediction (2023) ماخذ
زمینی نظام کے ڈیجیٹل جڑواں
مسلسل اپ ڈیٹ ہونے والے، اعلیٰ ریزولوشن کے سیارے کے ماڈل، جو مشاہدات سے پلتے ہیں اور صارفین کے لیے اگر ایسا ہو تو کیا ہو جیسے سوالوں کے جواب دینے کے لیے بنائے گئے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اگر کوئی دیا گیا فیصلہ یا واقعہ ہو جائے تو کسی علاقے کا کیا ہوگا؟
چھوڑ دیتا ہے: جڑواں اتنا ہی وفادار ہے جتنے اس کے ماڈل اور ڈیٹا، اور باہمی عمل والے منظرنامے محدود ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1019 FLOPS موٹا اندازہ کلومیٹر پیمانے کے عالمی ماڈل اور ڈیٹا اسیمیلیشنتب سے: 2021 The digital revolution of Earth-system science (2021) ماخذ
اشعاعی اور ہمرفتی موسمی ماڈل
فضا کا ایک اکیلا ستون جو اشعاع اور حرارتی ترسیل کے توازن میں ہے، یہ معلوم کرنے کے لیے کہ جب کاربن ڈائی آکسائیڈ یا نمی بدلے تو سیارہ کتنا گرم ہوتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ہوا کے ایک ستون کی گرین ہاؤس گیس دگنی ہونے پر وہ کتنا گرم ہوتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: اس میں ہوائیں، بادل یا سمندری نقل و حمل نہیں، اس لیے یہ پیش گوئی کے بجائے ایک حوالہ جاتی گرمی دیتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 104 FLOPS موٹا اندازہ ایک یک بعدی ستون، لیپ ٹاپ پر تیز۔تب سے: 1967 مناہے اور ویدرالڈ کا فضا کا حرارتی توازن، اضافی نمی کی دی گئی تقسیم کے ساتھ۔ ماخذ
توانائی کے توازن کا موسمیاتی ماڈل
زمین عرض بلد کی پٹیوں تک سمٹی ہے جو حرارت جذب اور خارج کرتی اور ترسیل سے اس کا تبادلہ کرتی ہیں، برف اور البیڈو کے ردعمل اور موسمی حالتوں کے درمیان پلٹاؤ دکھانے کے لیے کافی۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا برف کے پھیلاؤ کا بے قابو سلسلہ پورے سیارے کو جما سکتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: تصویر حرکیات اور موسم کو نظر انداز کرتی ہے، اس لیے یہ آگاہ کرتی ہے مگر پیش گوئی نہیں کرتی۔
چلتی ہے: تقریباً 103 FLOPS موٹا اندازہ چند مساواتیں؛ کسی بھی کمپیوٹر پر چند سیکنڈ۔تب سے: 1969 سیلرز کا زمین اور فضا کے نظام کے توانائی کے توازن پر مبنی عالمی موسمی ماڈل۔ ماخذ
حرکی عالمی نباتات اور کاربن چکر کی ماڈلنگ
پودے، مٹی اور ان کا کاربن کا تبادلہ پوری دنیا میں سمیولیٹ کیا جاتا ہے، نباتات کی اقسام مقابلہ کرتی اور آب و ہوا بدلنے پر منتقل ہوتی ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: موسم گرم ہونے کے ساتھ زمین کتنا کاربن جذب کرے گی یا چھوڑے گی؟
چھوڑ دیتا ہے: پودوں کی اقسام چند فعلی طبقوں میں ملا دی گئی ہیں، اور غذائیت اور خلل کا ردعمل خام ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ کئی صدیوں کے عالمی رنز، اکثر موٹی جالی پر۔تب سے: 1996 Foley اور ساتھیوں کا زمینی سطح کے عملوں، زمینی کاربن توازن اور نباتات کی حرکیات کا مربوط حیاتی کرہ ماڈل۔ ماخذ
کاربن چکر اور موسمیات کی جڑی ہوئی سمیولیشن
ایک موسمیاتی ماڈل جس کے اندر زمینی اور سمندری کاربن چکر شامل ہے، تاکہ گرمی اس بات کو بدل سکے کہ زمین کتنا جذب کرتی ہے اور پھر خود اپنے آپ پر اثر ڈالے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا گرمی زمین اور سمندر کو کاربن جذب کرنے والوں سے ماخذ بنا دے گی؟
چھوڑ دیتا ہے: زمینی کاربن کا ردعمل ماڈلوں میں مٹی اور نباتات کے مفروضوں کی وجہ سے بہت مختلف ہوتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک سپر کمپیوٹر پر کئی صدیوں کے جڑے موسمیاتی رنز۔تب سے: 2000 Cox، Betts، Jones، Spall اور Totterdell کا جڑے ہوئے موسمیاتی ماڈل میں کاربن چکر کے ردعمل کی وجہ سے عالمی گرمی کی رفتار میں اضافہ۔ ماخذ
سمندری ماحولیاتی نظام اور حیاتی جغرافیائی کیمیا کی ماڈلنگ
غذائی اجزا، پلانکٹن اور ملبہ سمندر میں بہائے اور چکر میں لائے جاتے ہیں، تاکہ پیداوار اور گہرائی تک جانے والے کاربن کی پیش گوئی ہو۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: سمندری زندگی کتنا کاربن گہرے سمندر تک لے جاتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: پلانکٹن کے گروہ چند ملے جلے خانے ہیں جن کی شرحیں فٹ کی گئی ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ سمندری عمومی گردش کے ماڈل کے اندر ایک بائیو جیو کیمیائی ماڈیول۔تب سے: 1990 Fasham، Ducklow اور McKelvie کا سمندر کی ملی ہوئی تہہ میں پلانکٹن کی حرکیات کا نائٹروجن پر مبنی ماڈل۔ ماخذ
سیکھی ہوئی ذیلی جالی کی پیرامیٹرائزیشن
ایک بادل حل کرنے والے ماڈل پر تربیت یافتہ نیورل نیٹ ورک طوفانوں اور بادلوں کے ان ہاتھ سے لکھے قواعد کی جگہ لیتا ہے جو موٹے عالمی موسمیاتی ماڈل کے لیے بہت چھوٹے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا ایک موٹا موسمیاتی ماڈل چھوٹے پیمانے کے بادلوں کو باریک ماڈل سے سیکھ کر درست کر سکتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: جب موسم ان حالات سے باہر نکل جائے جن پر نیٹ ورک کو تربیت دی گئی تھی تو وہ غیر مستحکم یا غیر طبعی حالتوں میں بہک سکتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ باریک سمیولیشنز کے چھوٹے مجموعے پر تربیت، پھر موسمیاتی ماڈل کے اندر سستا استعمال۔تب سے: 2018 راسپ، پرچرڈ اور جینٹین کا موسمیاتی ماڈل میں ذیلی جالی کے عملوں کی گہری تعلیم سے نمائندگی۔ ماخذ
عددی موسم کی پیش گوئی
آج کی مشاہدہ شدہ فضا کو گھنٹوں سے دنوں آگے بڑھایا جاتا ہے، عموماً ذرا مختلف نقطۂ آغاز والے ایک اینسمبل کے طور پر۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا جمعرات کو یہاں بارش ہوگی، اور ہمیں کتنا یقین ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: مہارت تقریباً دس دن کے بعد ٹوٹ جاتی ہے، جالی چاہے کتنی ہی باریک ہو۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی موسمیاتی مرکز کا سپر کمپیوٹر، اس کا چند فیصد چند گھنٹوں کے لیے۔تب سے: 1950 Charney، Fjortoft اور von Neumann کی پہلی عددی پیش گوئی۔سمیولیشنز کے درخت میں: کمپیوٹر کی پہلی پیش گوئی
مشین سے سیکھا ہوا موسم
دہائیوں کے ماضی کے موسم پر تربیت یافتہ نیورل نیٹ ورک، جو گھنٹوں کی جگہ سیکنڈوں میں پیش گوئی دیتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا ایک سیکھا ہوا ایمولیٹر اتنی اچھی پیش گوئی کر سکتا ہے جتنی وہ طبیعیات جس پر وہ تربیت پایا؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ ماضی کے موسم کے نمونے سیکھتا ہے، اس لیے ایسے انتہائی واقعے کو سنبھالنے میں اسے دشواری ہوتی ہے جو اس نے پہلے نہ دیکھا ہو۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ ایک اعلیٰ درجے کا GPU؛ گھنٹوں کی بجائے سیکنڈوں میں پیش گوئی۔تب سے: 2022 طبیعیات پر مبنی پیش گوئی کی مہارت سے ملنے والے پہلے سیکھے ہوئے موسمی ماڈل۔
اشنکٹبندی سمندری طوفان
اعلیٰ ریزولیوشن پر سمندری طوفان اور ٹائفون: ان کے راستے، شدت اور بارش۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: طوفان ساحل سے کہاں ٹکرائے گا، اور کتنا شدید ہوگا؟
چھوڑ دیتا ہے: طوفان کی آنکھ اور آنکھ کی دیوار اب بھی اتنی چھوٹی ہیں کہ بیشتر ماڈل انھیں ٹھیک سے حل نہیں کر پاتے۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی پیش گوئی مرکز کا کلسٹر، ہر فعال طوفان کے لیے چلایا جاتا ہے۔تب سے: 1969 اویاما کا سمندری طوفان کی نشوونما کا ابتدائی عددی ماڈل۔
ہوا کا معیار اور پھیلاؤ
آلودہ مادّے، دھواں اور آتش فشانی راکھ ہوا کے ذریعے لے جائی، ملائی اور کیمیائی طور پر بدلی جاتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: دھواں کہاں جاتا ہے، اور کیا ہوا میں سانس لینا یا اڑنا محفوظ ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: اخراج کی فہرستیں، جن پر پوری پیش گوئی کا انحصار ہے، اکثر پرانی یا اندازاً ہوتی ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ ایک ورک اسٹیشن یا چھوٹا کلسٹر، فی آلودگی واقعہ چند گھنٹے۔تب سے: 1970 چمنی کی آلودگی کے لیے ابتدائی کمپیوٹرائزڈ گاؤسی غبار (پلیوم) ماڈل۔
موسمی پیش گوئی
موسمیاتی ماڈلوں جتنے طویل ماڈل رنز کا ایک مجموعہ، جو آج کے سمندر اور فضا سے شروع کیا گیا، اور جس کا ہدف کسی ایک دن کی بجائے پورے موسم کے امکانات ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا یہ سردیاں اوسط سے گرم ہوں گی یا زیادہ بارش والی؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ نہیں بتا سکتا کہ کسی خاص دن موسم کیسا ہوگا، صرف یہ کہ امکانات کیسے بدلے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی پیش گوئی مرکز کا سپر کمپیوٹر، ہر موسم میں رنز کا ایک مجموعہ۔تب سے: 1986 سمندر سے جڑے ماڈلوں سے ابتدائی حرکی موسمی پیش گوئیاں۔
شدید ہمرفتی طوفان
ایک اکیلا طوفانِ برق و باد یا سپرسیل، جو اس کی اوپر اور نیچے جاتی ہوا کے پیمانے تک حل کیا گیا، تاکہ دیکھا جائے کہ وہ بگولا بناتا ہے یا بڑے اولے گراتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا یہ طوفان ٹورنیڈو پیدا کرے گا، اور کہاں؟
چھوڑ دیتا ہے: ایسی جالی چاہیے جو اتنی باریک ہو کہ بگولا دیکھ سکے، جسے ہر اس جگہ چلانا بہت مہنگا ہے جہاں طوفان بن سکتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی کلسٹر، ایک طوفان کے لیے بہت اونچی تفصیل کے ساتھ چند گھنٹے۔تب سے: 1975 ایک اکیلے طوفانِ برق و باد کے ابتدائی تین بعدی کمپیوٹر ماڈل۔
تخلیقی اینسیمبل موسمی پیش گوئی
ایک ڈفیوژن ماڈل اگلے دو ہفتوں کے بہت سے ممکنہ موسمی مستقبل کے نمونے نکالتا ہے، اور عالمی پیمانے پر ہر متغیر کے لیے امکانات دیتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا ایک سیکھا ہوا ماڈل کم کمپیوٹنگ میں قابلِ اعتماد (کیلیبریٹڈ) پیش گوئی کی غیر یقینی فراہم کر سکتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ دوبارہ تجزیے کے ڈیٹا سے بندھا ہے اور نایاب انتہاؤں پر کوئی طبعی ضمانت نہیں دیتا۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ دہائیوں کے ری اینالیسس پر تربیت، فی اینسمبل رکن منٹتب سے: 2023 GenCast: diffusion-based ensemble forecasting for medium-range weather (2023) ماخذ
اینسیمبل موسمی پیش گوئی
ایک پیش گوئی جو قدرے مختلف ابتدائی حالتوں سے کئی بار چلائی جاتی ہے، تاکہ پھیلاؤ سے ظاہر ہو کہ موسم کتنا غیر یقینی ہے اور ہر نتیجے کا امکان کتنا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: موسم کی پیش گوئی پر کتنا بھروسا کیا جا سکتا ہے، اور اس کی جگہ اور کیا ہو سکتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ابتدائی حالت میں چھیڑ چھاڑ ماڈل کی غلطی کو صرف جزوی طور پر پکڑتی ہے، اس لیے پھیلاؤ اکثر بہت تنگ ہوتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ہر روز درجنوں عالمی پیش گوئیاں، ہر ایک بڑا رن۔تب سے: 1974 لیتھ کی مونٹی کارلو پیش گوئیوں کی نظریاتی مہارت۔ ماخذ
فضائی ری انالیسس
ایک مقررہ جدید پیش گوئی ماڈل جو دہائیوں کے ماضی کے مشاہدات پر چلایا جاتا ہے، اور انہیں ملا کر فضا کا ایک ہم آہنگ، بغیر خلا کے ریکارڈ بناتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ماضی میں ہر جگہ اور ہر وقت ہوائیں، درجۂ حرارت اور دباؤ کیا تھے؟
چھوڑ دیتا ہے: وقت کے ساتھ مشاہدے کے نظام میں تبدیلیاں ریکارڈ میں مصنوعی رجحانات چھوڑ دیتی ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک سپر کمپیوٹر پر ڈیٹا ملانے کے چکروں کی دہائیاں۔تب سے: 1996 کالنے اور ساتھیوں کا NCEP/NCAR 40 سالہ ری اینالیسس منصوبہ۔ ماخذ
فضائی سرحدی تہہ کی بڑے بھنور کی سمیولیشن
فضا کا سب سے نچلا کلومیٹر، جہاں متلاطم بھنور حرارت، نمی اور آلودگی کو ملاتے ہیں، بڑے بھنور حل کیے جاتے ہیں اور چھوٹے ماڈل کیے جاتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: متلاطم بھنور زمین سے حرارت اور نمی کو اوپر کیسے لے جاتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: سطحی تبادلہ اور ذیلی گرڈ آمیزش کو پیرامیٹر کی شکل دی جاتی ہے، جس سے زمین کے قریب درستی محدود ہو جاتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ چند کلومیٹر کا علاقہ، دسیوں میٹر کی تفصیل کے ساتھ۔تب سے: 1972 Deardorff کی غیر جانبدار اور غیر مستحکم سیاروی سرحدی تہوں کی عددی تحقیق۔ ماخذ
عالمی طوفان حل کرنے والی سمیولیشن
پورے سیارے کا فضائی ماڈل چند کلومیٹر کی تفصیل پر، تاکہ ترسیلی پیرامیٹرائزیشن کے بغیر گرج چمک کے جھرمٹ اور اشنکٹبندی طوفان ظاہر ہوں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: جب طوفانوں کو تخمینے کے بجائے حل کیا جائے تو فضا کیا کرتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: چند کلومیٹر سے نیچے بادل کی خرد طبیعیات اور ہنگامہ خیزی اب بھی پیرامیٹرائز ہیں، اور رنز موسم کے مطالعے کے لیے بہت مختصر ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1019 FLOPS موٹا اندازہ سب سے بڑی مشینوں پر چند سمیولیٹ مہینوں کے لیے ہفتے۔تب سے: 2008 ساتوہ اور ساتھیوں کا عالمی بادل کو حل کرنے والی سمیولیشنز کے لیے غیر ہائیڈروسٹیٹک بیس رخا فضائی ماڈل۔ ماخذ
معدنی گرد کا اخراج اور نقل و حمل
ہوا صحرا کی گرد اٹھاتی، سمندروں کے پار لے جاتی اور جمع کرتی ہے، تاکہ شعاعوں، سمندری غذائی اجزا اور ہوا کے معیار پر اس کا اثر معلوم ہو۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: صحرا کی کتنی گرد ہوا میں داخل ہوتی ہے اور کہاں جاتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: اخراج کی حدیں مٹی اور سطح کی خصوصیات پر منحصر ہیں جن کا نقشہ ٹھیک نہیں بنا۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ کئی برسوں تک فضائی ماڈل کے اندر ایک گرد ماڈیول۔تب سے: 1994 Tegen اور Fung کا فضا میں معدنی گرد کا ماڈل: ماخذ، نقل و حمل اور بصری موٹائی۔ ماخذ
شہری سطح کی توانائی کے توازن کی ماڈلنگ
گلیاں، چھتیں اور دیواریں ایک گھاٹی کی طرح مانی جاتی ہیں جو ہوا کے ساتھ حرارت، نمی اور رفتار کا تبادلہ کرتی ہے، تاکہ شہری حرارتی جزیروں اور عمارتوں کی ٹھنڈک کی ضرورت کی پیش گوئی ہو۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: شہر اپنے ارد گرد کے دیہات سے زیادہ گرم کیوں ہوتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: شہروں کو مثالی گھاٹیوں تک سمیٹا گیا ہے، اس لیے عمارت کی تفصیل اور ٹریفک کی حرارت اندازاً لی جاتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ ایک بڑے شہری علاقے پر فضائی ماڈل کے اندر ایک گھاٹی نما اسکیم۔تب سے: 2000 میسن کی فضائی ماڈلوں میں شہری توانائی کے بجٹ کی طبعی بنیاد پر اسکیم۔ ماخذ
تھرموسفیئر اور آئنوسفیئر کی ماڈلنگ
100 سے 600 کلومیٹر پر بالائی فضا، جو دھوپ اور ذرّات سے گرم ہوتی ہے، ہواؤں اور برقی رو کے ساتھ جو سیٹلائٹ کی رگڑ اور ریڈیو سگنل بدل دیتی ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: شمسی سرگرمی بالائی فضا اور ریڈیو لہروں کے سفر کو کیسے بدلتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: نچلی حد اور اوپر سے آنے والی توانائی بہت کم ڈیٹا سے مسلط کی جاتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ خلائی موسم کے دنوں پر جڑی بالائی فضا کی سمیولیشن۔تب سے: 1988 روبل، رڈلی، رچمنڈ اور ڈکنسن کا جڑا ہوا تھرموسفیئر اور آئنوسفیئر کا عمومی گردشی ماڈل۔ ماخذ
سمندری گردش
دھارے، بھنور، حرارت اور نمک دنیا کے سمندروں میں حرکت کرتے ہوئے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا بحرِ اوقیانوس کے عظیم اوورٹرننگ دھارے سست ہو سکتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: حرارت اور کاربن کو ملانے والے بھنور زیادہ تر گرڈ سے چھوٹے ہیں، اس لیے ان کے اثر کو پیرامیٹر کی شکل دینا پڑتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک بڑا کلسٹر، کئی دہائیوں کے رن کے لیے چند ہفتے۔تب سے: 1969 Bryan کا عالمی سمندری گردش کا پہلا کمپیوٹر ماڈل۔
سونامی اور طوفانی لہر
زلزلوں یا طوفانوں سے اٹھنے والی لہریں، جو سمندر پار کرتی ہیں اور ساحل پر چڑھ دوڑتی ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: پانی کتنا اونچا چڑھے گا، اور کون سی گلیاں پہلے ڈوبیں گی؟
چھوڑ دیتا ہے: ساحلی دفاع اور نکاسی عموماً لہر کے چڑھاؤ کی تفصیل سے کہیں نیچے سادہ کر دیے جاتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ ایک ورک اسٹیشن؛ ساحلی انتباہی رن کے لیے چند منٹ۔تب سے: 1969 Aida کے ابتدائی عددی تجربات جو سونامی کا ماڈل بناتے تھے۔
دریا اور سیلاب
بارش ایک آبی علاقے پر گرتی، جذب ہوتی یا ندیوں، دریاؤں اور سیلابی میدانوں میں بہہ جاتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اس طوفان سے کتنا بڑا سیلاب آتا ہے، اور کہاں؟
چھوڑ دیتا ہے: مٹی اور زمین کا استعمال پورے آبگیر پر اوسط کر دیے جاتے ہیں، جس سے وہ ایک کھیت یا نالہ چھپ جاتا ہے جو واقعی زیرِ آب آتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ ایک لیپ ٹاپ؛ آبگیر علاقے کا رن چند منٹ لیتا ہے۔تب سے: 1966 Crawford اور Linsley کا Stanford Watershed بارش اور بہاؤ کا ماڈل۔
زیرِ زمین پانی
آبی ذخیروں میں مٹی اور چٹان سے آہستہ آہستہ گزرتا پانی۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کنویں خشک ہونے سے پہلے ہم اس آبی ذخیرے سے کتنی دیر پانی نکال سکتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: زیرِ سطح چٹان اور مٹی کی خصوصیات سینکڑوں میٹر دور بورہولز سے نقشے پر لائی جاتی ہیں، اس لیے آبی ذخیرے کا بیشتر حصہ قیاس پر مبنی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ ایک لیپ ٹاپ یا ورک اسٹیشن؛ فی زیرِ زمین آبی ذخیرہ چند منٹ سے چند گھنٹے۔تب سے: 1968 پنڈر اور بریڈہوفٹ کا ابتدائی محدود فرق کا آبی ذخیرے کا ماڈل۔
سمندری برف
سمندر کی سطح پر تیرتی برف، جو ہوا، لہروں اور گرمی کے تحت دراڑ ڈالتی، ابھرتی، بہتی اور پگھلتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: گرمیوں کے اختتام تک بحرِ منجمد شمالی کا کتنا حصہ اب بھی برف سے ڈھکا ہوگا؟
چھوڑ دیتا ہے: ٹوٹی، ابھری ہوئی برفانی تختیوں کے غیر یکساں میدان کو ہموار مسلسل چادر سمجھتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ایک یونیورسٹی یا قومی کلسٹر، سمندری رن کے ساتھ جڑا ہوا چند ہفتے۔تب سے: 1969 بہتی آرکٹک سمندری برف کے ابتدائی کمپیوٹر ماڈل۔
سمندری لہروں کی پیش گوئی
کھلے پانی پر چلتی ہوا، جو لمبی لہریں اور ہلکی لہریں بناتی اور موڑتی ہے، جنھیں ٹریک کیا جاتا ہے تاکہ جہازوں اور ساحلوں کے لیے لہر کی اونچائی اور سمت کی پیش گوئی ہو۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کل یہاں سمندر کتنا متلاطم ہوگا؟
چھوڑ دیتا ہے: سب سے کھڑی ٹوٹتی چوٹیوں پر کمزور کارکردگی دکھاتا ہے، جو بحری حفاظت کے لیے سب سے اہم ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی پیش گوئی مرکز کا کلسٹر، دن میں کئی بار چلایا جاتا ہے۔تب سے: 1956 جنگ کے دوران لہروں کی پیش گوئی کے طریقوں کے بعد ابتدائی عددی لہروں کی پیش گوئی۔
سیلاب کی طغیانی کی ماڈلنگ
دریا یا طوفان کا پانی خطے کے گرڈ پر سیلابی میدان میں پھیلتا ہے، تاکہ بیمہ اور منصوبہ بندی کے لیے گہرائی اور وسعت کا نقشہ بنے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: سیلاب میں کون سی گلیاں اور کھیت زیرِ آب آتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: خطے کی درستی اور داخل ہونے والے بہاؤ کا ہائیڈروگراف غلطی پر غالب ہیں، عددی طریقے نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ دریائی طاس کے دو جہتی کم گہرے پانی یا ریسٹر ماڈل۔تب سے: 2000 Bates اور De Roo کا سیلاب کی طغیانی کی سمیولیشن کے لیے سادہ ریسٹر پر مبنی ماڈل۔ ماخذ
ساحلی اور دہانوں کی گردش کی ماڈلنگ
مدّ و جزر، دریا اور ہوائیں پانی، نمک اور تلچھٹ کو خلیجوں اور دہانوں میں خطے کے ساتھ چلنے والے گرڈ پر حرکت دیتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: مدوجزر اور دریا ساحل کے ساتھ پانی کو کیسے ملاتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: چھوٹے پیمانے کی آمیزش اور سمندری گہرائی کی غلطیاں ساحل کے قریب درستی کو محدود کرتی ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ تین جہتی علاقائی ماڈل، سال بھر کے رنز کے ساتھ۔تب سے: 1987 Blumberg اور Mellor کا تین بعدی ساحلی سمندری گردش کے ماڈل کا بیان۔ ماخذ
سمندری ملبے اور لاگرینجی بہاؤ کی ماڈلنگ
ورچوئل ذرّات جو سمیولیٹ یا مشاہدہ شدہ سمندری دھاروں سے لے جائے جاتے ہیں تاکہ معلوم ہو کہ تیرتا پلاسٹک، تیل یا لاروے کہاں جاتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ساحل سے تیرتا پلاسٹک آخر کہاں پہنچتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ہوا کا اثر (ونڈیج)، لہروں کا بہاؤ اور ذرّات کا ڈوبنا یا ٹوٹنا ٹھیک سے معلوم نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ سمندری بہاؤ کے ایک سال میں کئی ملین ذرّات کی نقل و حمل۔تب سے: 2012 van Sebille, England اور Froyland کا مشاہدہ شدہ سطحی ڈرِفٹرز سے سمندری کچرے کے دھبوں کی ابتدا، حرکیات اور ارتقا۔ ماخذ
پٹرولیم اور گیس کے ذخیرے کی سمیولیشن
تیل، گیس اور پانی چٹانی ذخیرے کے مساموں میں سے کنووں کی طرف بہتے ہیں، تاکہ کھدائی کی منصوبہ بندی ہو اور پیش گوئی ہو کہ کتنا نکالا جا سکتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ایک میدان سے کتنا تیل نکلے گا، اور کنویں کہاں کھودنے چاہییں؟
چھوڑ دیتا ہے: کنووں کے درمیان چٹان کی خصوصیات کم ڈیٹا سے اخذ کی جاتی ہیں، اس لیے غیر یقینی عموماً عددی حساب سے بڑی ہوتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ کئی ملین خانوں والے ارضیاتی ماڈل میں کثیر مرحلہ بہاؤ۔تب سے: 1955 پیس مین اور راچفورڈ کا مکافی اور بیضوی تفرقی مساواتوں کا عددی حل، ابتدائی ذخیرہ سمیولیٹروں کی بنیاد۔ ماخذ
برفانی ہم وزنی ایڈجسٹمنٹ اور سمندر کی سطح کے نقوش
برف کی چادریں پگھلنے اور سمندروں کے دوبارہ تقسیم ہونے سے زمین کی پرت کا ابھرنا، تاکہ علاقائی سمندری سطح کی تبدیلی اور کشش ثقل کے میدان کی پیش گوئی ہو۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: برف پگھلنے پر کچھ جگہوں میں سمندر کی سطح گرتی اور کچھ میں بڑھتی کیوں ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: پلیٹوں کے نیچے مینٹل کی لزوجت کا ٹھیک تعین نہیں ہو پایا اور وہ علاقے سے علاقے مختلف ہوتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ کرے پر حل کیے گئے لزج لچکدار زمین کے ماڈل۔تب سے: 1976 Farrell اور Clark کا برفانی دور کے بعد سمندر کی سطح کا حساب۔ ماخذ
زمین میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ذخیرے کی سمیولیشن
انجیکٹ کی گئی کاربن ڈائی آکسائیڈ نمکین چٹانی ساخت میں پھیلتی، اوپر اٹھتی اور گھلتی ہے، اور ڈھکن چٹان، شعری کشش اور معدنی ردعمل سے اس کا پھنسنا صدیوں تک دیکھا جاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا گیس زیرِ زمین رہے گی، اور کہاں جاتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: بورہول کے نیچے کی چٹان صرف چند کنوؤں اور سروے سے معلوم ہے، اس لیے نفوذ پذیری اور دراڑیں وسیع غیر یقینی کے ساتھ اندازے سے لی جاتی ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ہزاروں سال کے طاس پیمانے کے ماڈل کے لیے کلسٹر پر ہفتے۔تب سے: 2002 لارنس برکلے کا ارضیاتی ذخیرہ کاری کے لیے CO2 کے عددی کوڈز کا باہمی موازنہ۔ ماخذ
زیرِ زمین ردعملی نقل و حمل
پانی چٹان یا مٹی میں کیمیکل لے جاتا ہے جبکہ معدنیات گھلتی، تہہ نشین ہوتی اور آئن بدلتی ہیں، جنھیں بہاؤ کے ساتھ مل کر حل کیا جاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کسی آبی ذخیرے یا مخزن کی کیمیا اور اس کی نالیاں وقت کے ساتھ ایک دوسرے کو کیسے بدلتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: لیبارٹری میں ناپی گئی ردعمل کی شرحیں اس چٹان پر لاگو کی جاتی ہیں جس کی زمین میں فعال سطحی رقبہ معلوم نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ ایک تین بعدی کھیت کی جگہ کے لیے کلسٹر پر چند دن۔تب سے: 1985 لکٹنر کا آبی حرارتی نظاموں میں جڑے کیمیائی ردعمل اور کمیتی منتقلی کا تسلسل ماڈل۔ ماخذ
مینٹل کی ہمرفت اور پلیٹ ٹیکٹونکس
سیارے کے اندر سینکڑوں ملین سال میں رینگتی ہوئی گرم چٹان، جو اوپر کی پلیٹوں کو ساتھ لے جاتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: زمین میں ٹیکٹونک پلیٹیں کیوں ہیں جبکہ اس کے پڑوسیوں میں نہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: ایک ہی بار میں کئی ملین سمیولیٹ شدہ سال چلاتا ہے، اس لیے ایک زلزلہ بھی نہیں دکھا سکتا۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ایک یونیورسٹی کلسٹر، ایک لمبے رن کے لیے چند ہفتے۔تب سے: 1974 میکنزی، رابرٹس اور ویس کا پہلا عددی مینٹل کی ہمرفت کا ماڈل۔
زلزلے اور زلزلی لہریں
فالٹ ٹوٹتے ہیں اور لہریں پرت میں پھیل کر زمین ہلاتی ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اگر وہ فالٹ ٹوٹا تو یہ شہر کتنی شدت سے ہلے گا؟
چھوڑ دیتا ہے: پھٹاؤ کا نقطۂ آغاز اور فالٹ کا ٹھیک کھردرا پن پہلے سے معلوم ہونے کے بجائے اب بھی فرض کیے جاتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی یا یونیورسٹی کلسٹر، بڑے فالٹ کے ٹوٹنے کے لیے چند دن۔تب سے: 1968 Alterman اور Karal کا زلزلی لہروں کا ابتدائی محدود فرق ماڈل۔
آتش فشانی پھٹاؤ اور لاوے کے بہاؤ
میگما اوپر اٹھتا، پھٹتا اور لاوے، راکھ یا تیز رفتار گرم بادلوں کی صورت میں ڈھلان سے نیچے بہتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اگر آتش فشاں پھٹے تو کون سے گاؤں اس کے راستے میں ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ پیش گوئی نہیں کر سکتا کہ آتش فشاں کب پھٹے گا، صرف یہ کہ ایک بار پھٹنے کے بعد کیا ہوتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ ایک ورک اسٹیشن یا چھوٹا کلسٹر، فی منظرنامہ چند گھنٹے۔تب سے: 1980 دہانے سے نیچے بہتے لاوا کے ابتدائی کمپیوٹر ماڈل۔
منظر کا ارتقا
دریا وادیاں کاٹتے ہیں، ڈھلانیں رینگتی ہیں اور ساحل ہزاروں سے کئی ملین سال میں کٹتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اس منظر نے اپنی شکل کیسے پائی؟
چھوڑ دیتا ہے: کئی ملین سال کو ایک رن میں دبا دیتا ہے، اس لیے کوئی ایک طوفان یا چٹان کا گرنا ہموار ہو جاتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ ایک ورک اسٹیشن؛ دس لاکھ سال کے منظرِ زمین کے لیے چند دن۔تب سے: 1991 Willgoose اور ساتھیوں کا ابتدائی حساب شدہ منظرِ زمین کے ارتقا کا ماڈل۔
جنگل کی آگ کا پھیلاؤ
آگ ایندھن، خطے اور ہوا میں خانہ بہ خانہ حرکت کرتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: چھ گھنٹے بعد آگ کا محاذ کہاں ہوگا؟
چھوڑ دیتا ہے: ہوا، جو حقیقی آگ کے رویّے کا سب سے بڑا محرک ہے، عموماً ایک مستقل اوسط تک سادہ کر دی جاتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ ایک ورک اسٹیشن یا لیپ ٹاپ؛ آگ کے پھیلتے محاذ کے لیے چند منٹ۔تب سے: 1972 روتھرمل کی آگ کے پھیلاؤ کی مساواتیں، جنہیں پیش گوئی کے لیے جلد ہی کمپیوٹر پر چڑھا دیا گیا۔
لینڈ سلائیڈ اور ملبے کے بہاؤ
مٹی، چٹان یا کیچڑ کی ڈھلان جو ٹوٹ کر نیچے کھسکتی ہے، اور اس کا سراغ لیا جاتا ہے کہ وہ کیسے تیز ہوتی، پھیلتی اور نیچے کے خطے کو دباتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: یہ ڈھلوان ٹوٹنے کے بعد کتنی دور تک جائے گی، اور کتنی تیزی سے؟
چھوڑ دیتا ہے: وہ لمحہ جب کوئی ڈھلان واقعی ٹوٹتی ہے، اب بھی اس سے زیادہ مشکل ہے کہ ٹوٹنے کے بعد کیا ہوتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ ایک ورک اسٹیشن یا چھوٹا کلسٹر، فی ڈھلان منظرنامہ چند گھنٹے۔تب سے: 1980 ٹوٹتی ڈھلان کے لیے ابتدائی کمپیوٹر رن آؤٹ ماڈل۔
طبیعیات پر مبنی زلزلی خطرہ
زلزلے کے ٹوٹنے اور لہروں کے پھیلاؤ کی سمیولیشنز تجرباتی اضمحلال کے قواعد کی جگہ لے کر ہر مقام پر جھٹکے بتاتی ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ہر ممکنہ ٹوٹ پھوٹ کے لیے یہاں زمین کتنی شدت سے ہلے گی؟
چھوڑ دیتا ہے: معلوم رفتار کا ماڈل چاہیے، اور اونچی تعدد کو الگ کرنا مشکل ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1018 FLOPS موٹا اندازہ ٹوٹ پھوٹ کے بہت سے منظرنامے، ہر ایک ایک تین جہتی لہر کی سمیولیشنتب سے: 2010 CyberShake: a physics-based seismic hazard model for Southern California (2010) ماخذ
جیو ڈائنمو سمیولیشن
زمین کے مرکز میں پگھلے لوہے کی ترسیل مقناطیسی میدان پیدا کرتی اور قائم رکھتی ہے، اس کے بے ترتیب الٹاؤ سمیت۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: زمین کا مرکز اپنا مقناطیسی میدان کیسے بناتا ہے، اور وہ الٹ کیوں جاتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: لزوجت اور ایصالیت کی قدریں حقیقت سے بہت دور ہیں، اس لیے بہاؤ زمین کے اندر سے کہیں زیادہ ہموار ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1018 FLOPS موٹا اندازہ ایک سپر کمپیوٹر پر مہینے ایسے ڈائنمو کے لیے جو اب بھی زمین جیسے حالات سے بہت دور چلتا ہے۔تب سے: 1995 Glatzmaier اور Roberts کی ارضی مقناطیسی میدان کے الٹاؤ کی تین بعدی خود مطابق سمیولیشن۔ ماخذ
مکمل موجی شکل کا زلزلی الٹاؤ
زلزلی لہریں آزمائشی زمین کے ماڈل میں بار بار چلائی جاتی ہیں، جسے اس وقت تک ایڈجسٹ کیا جاتا ہے جب تک مصنوعی اور ریکارڈ شدہ لہریں ملیں، تاکہ چٹان کی ساخت کی تصویر بنے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ہمارے نیچے کی چٹان ان لہروں کو کیسی دکھتی ہے جو اس میں سے گزریں؟
چھوڑ دیتا ہے: الٹا حل غلط جوابوں پر اٹک سکتا ہے جب تک ابتدائی ماڈل قریب نہ ہو۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ بہتر سازی کے چکر کے اندر لہروں کی ہزاروں سمیولیشنز۔تب سے: 1984 Tarantola کا صوتی تخمینے میں زلزلی انعکاس کے ڈیٹا کا الٹا حل۔ ماخذ
طیفی عنصر والی زلزلی لہروں کا پھیلاؤ
زلزلے کی لہریں پرت یا پوری زمین کے تین بعدی ماڈل میں اعلیٰ درجے کے عناصر کے ساتھ پھیلتی ہیں جو خطے اور تہوں کی پیروی کرتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: لہریں اصل، ناہموار زمین میں سے کیسے گزرتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: زمین کے ماڈل چھوٹے پیمانے کی ساخت اور اضمحلال میں غیر یقینی ہیں، اس لیے مختصر ادوار کم قابلِ بھروسا ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ پوری زمین کے رنز جو چند سیکنڈ کے ادوار کو حل کرتے ہیں۔تب سے: 1998 کوماچ اور ولوٹ کا دو اور تین جہتی ڈھانچوں کے زلزلی ردعمل کے لیے طیفی عنصر کا طریقہ۔ ماخذ
زلزلے کے چکر کی سمیولیشن
ایک فالٹ جو پلیٹوں کی حرکت سے آہستہ آہستہ دباؤ میں آتا ہے، اور رگڑ جو چپکتی اور پھسلتی ہے، خاموش جمع ہونے اور اچانک ٹوٹنے کے کئی چکروں میں سمیولیٹ کیا گیا۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ایک فالٹ پر زلزلے صدیوں میں خود کو کیسے دہراتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: رگڑ کا قانون تجربہ گاہ سے نکالا گیا ہے اور ان گہرائیوں اور رفتاروں تک بڑھایا گیا ہے جو کبھی ناپی نہیں گئیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ ہزاروں سال میں شرح اور حالت کے فالٹ کے چکر۔تب سے: 1986 Tse اور Rice کا رگڑ کی پھسلن کی خصوصیات کی گہرائی کے فرق کے حوالے سے پرت کے زلزلی عدم استحکام کا مطالعہ۔ ماخذ
امکانی زلزلہ فہرست کے ماڈل
ایک شماریاتی ماڈل سے بنائے گئے مصنوعی زلزلوں کے سلسلے، جس میں ہر جھٹکا بعد کے جھٹکوں کا امکان بڑھاتا ہے، تاکہ جھرمٹ اور خطرے کی پیش گوئی ہو۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: بڑے زلزلے کے بعد پس لرزوں کا کتنا امکان ہوتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ماڈل شماریاتی جھرمٹ پکڑتا ہے لیکن اس میں فالٹ کے دباؤ کی کوئی طبیعیات نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 106 FLOPS موٹا اندازہ امکانی فہرستیں سستی پڑتی ہیں، اور لمبا اینسمبل ورک سٹیشن پر چل جاتا ہے۔تب سے: 1988 اوگاتا کے زلزلوں کے واقع ہونے کے شماریاتی ماڈل اور نقطہ عمل کے لیے باقی ماندہ تجزیہ۔ ماخذ
زمینی سطح کا ماڈل
مٹی، پودوں اور ہوا کے درمیان پانی، حرارت اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کا تبادلہ، جو فضا اور موسمیاتی ماڈلوں کے لیے سطحی جز کی شکل میں لکھا جاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: پودے اور مٹی زمین اور ہوا کے درمیان حرکت کرنے والی حرارت اور پانی کو کیسے قابو کرتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: نباتات کو ہر خانے کے لیے چند پیرامیٹروں سے بیان کیا جاتا ہے، اور مٹی میں پانی کی حرکت بہت سادہ ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ موسمیاتی ماڈلوں کے اندر ہر گرڈ خانے کے لیے ایک یک بعدی ستون۔تب سے: 1986 سیلرز، منٹز، سڈ اور ڈالچر کا عمومی گردشی ماڈلوں میں استعمال کے لیے سادہ حیاتی کرے کا ماڈل۔ ماخذ
جڑے ہوئے آگ اور فضا کے ماڈل
آگ کا محاذ اور وہ ہوا جو یہ پیدا کرتا ہے ایک ساتھ حل کیے جاتے ہیں، تاکہ آگ کی حرارت ہوا کو کھینچے، بہاؤ بدلے اور بدلے میں آگ کے پھیلنے اور انگاروں اور دھوئیں کے اڑنے کو متاثر کرے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: آگ اس ہوا کو کیسے بدل دیتی ہے جو اسے چلاتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: دہن اور ایندھن کو سادہ شرحی قوانین سے ظاہر کیا جاتا ہے، اس لیے تاج کی آگ اور چنگاریوں کا اڑنا جیسے انتہائی رویے صرف موٹے طور پر گرفت میں آتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ دسیوں میٹر کی تفصیل پر ایک بڑی آگ کے لیے کلسٹر پر چند دن۔تب سے: 1996 Clark، Jenkins اور Coen کا فضا اور آگ کے جڑے ماڈل سے آگ کی لکیر کی حرکیات۔ ماخذ