OceanParcels
ઓશન પાર્સલ્સ, "સંભવતઃ એક ખરેખર કોમ્પ્યુટેશનલ રીતે કાર્યક્ષમ લેગ્રેન્જિયન સિમ્યુલેટર", અજગર વર્ગો અને પદ્ધતિઓનો સમૂહ છે જેનો ઉપયોગ પાણી, પ્લાન્કટોન અને પ્લાસ્ટિક જેવા કણોને ટ્રેક કરવા માટે થાય છે. તે મહાસાગર સામાન્ય પરિભ્રમણ નમૂનાઓ (ઓ. જી. સી. એમ.) ના ઉત્પાદનનો ઉપયોગ કરે છે. ઓશન પાર્સલ્સનો મુખ્ય ધ્યેય ઓ. જી. સી. એમ. દ્વારા સંચાલિત ડેટાની વધુને વધુ મોટી માત્રાની પ્રક્રિયા કરવાનો છે. પ્રવાહ ગતિશીલતાને લગ્રેન્જિયન મોડેલિંગ (નિરીક્ષક કણ સાથે ચાલે છે) નો ઉપયોગ કરીને અનુકરણ કરવામાં આવે છે અને ભૂભૌતિકીય પ્રવાહી ગતિશીલતાને યુલરિયન મોડેલિંગ (નિરીક્ષક સ્થિર રહે છે) સાથે અનુકરણ કરવામાં આવે છે અથવા પ્રાયોગિક માહિતી દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે. ઓશન પાર્સલ્સ બે સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે, એટલે કે વિવિધ સ્વરૂપોમાંથી બાહ્ય ડેટા સમૂહોને વાંચવાની ક્ષમતા અને કણોની ગતિશીલતાને વ્યાખ્યાયિત કરવા માટે કસ્ટમાઇઝ કરી શકાય તેવા કર્નલો. ઓશન પાર્સલ્સ ખ્યાલ યુલરિયન પદ્ધતિઓ અથવા પ્રાયોગિક માહિતી (દા. ત. ઓશન પાર્સલ્સ) દ્વારા આપવામાં આવેલ પ્રવાહ ક્ષેત્ર લે છે. જમીન-આધારિત માપ, ઉપગ્રહ છબી અથવા ડોપ્લર પ્રવાહો) દ્વારા ઇનપુટ તરીકે પ્રદાન કરવામાં આવે છે. આ માહિતી વિવિધ ગ્રીડ માળખાઓ પર આપી શકાય છે. મનસ્વી બિંદુ પર માહિતી મેળવવા માટે, અંતર્વેશનનો ઉપયોગ થાય છે. લેગ્રેન્જિયન મોડેલિંગ પદાર્થની ગતિશીલતાનું અનુકરણ કરવા માટે પ્રવાહ ક્ષેત્ર અને પ્રક્ષેપણ દ્વારા આપવામાં આવેલી માહિતીનો ઉપયોગ કરે છે. ગ્રીડ માળખું આડી સપાટીમાં, એટલે કે. એક્સ-વાય-પ્લેનમાં, ઓશન પાર્સલ્સ લંબચોરસ અને વક્રરેખીય ડેટા ગ્રીડને મંજૂરી આપે છે (આકૃતિ જુઓ. 1 a અને b અનુક્રમે). ઊભી સપાટીમાં, એટલે કે. x-z-સમતલ, z-સ્તરો અને s-સ્તરો આધારભૂત છે (આકૃતિ જુઓ. અનુક્રમે 1 સી અને ડી). આ ગ્રીડના તમામ ચાર સંયોજનો ત્રિ-પરિમાણીય જગ્યામાં આધારભૂત છે. ઓશન પાર્સલ્સ કહેવાતા સ્ટેગર્ડ એ, બી અને સી ગ્રીડને પણ સપોર્ટ કરે છે, જે ઓશન મોડેલિંગમાં સામાન્ય છે. આ ધ્યાનમાં લે છે કે વિવિધ ચલને વિવિધ ગ્રીડ બિંદુઓ પર માપી શકાય છે. મહાસાગર વિશ્લેષણમાં સંબંધિત ચલ એ મેરિઓડિયલ વેગ (v), ઝોનલ વેગ (u) અને ટ્રેસર્સ (q) છે. એ ગ્રીડમાં આ બધાનું મૂલ્યાંકન સમાન ગ્રીડ બિંદુઓ પર કરવામાં આવે છે. બી ગ્રીડમાં, યુ અને વીનું મૂલ્યાંકન ગ્રીડ બિંદુ વચ્ચેના કેન્દ્રમાં ગ્રીડ બિંદુ પર કરવામાં આવે છે જ્યાં ટીનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે, એટલે કે ત્યાં બે ઓવરલાઈંગ ગ્રીડ છે. સી ગ્રીડમાં તમામ ચલોનું મૂલ્યાંકન તેમની પોતાની ગ્રીડ પર કરવામાં આવે છે, એટલે કે ત્યાં ત્રણ ઓવરલાઈંગ ગ્રીડ છે. વિઝ્યુલાઇઝેશન માટે આકૃતિ 2 જુઓ. ઇન્ટરપોલેશન પદ્ધતિઓ ગ્રિડ નોડ પર ન હોય તેવા બિંદુ પર ફિલ્ડ ડેટા મેળવવા માટે, ઇન્ટરપોલેશન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઓશન પાર્સલ્સ આવી ઘણી જુદી જુદી પદ્ધતિઓને ટેકો આપે છેઃ A, B, C ગ્રીડ પર નજીકના-પડોશી અંતર્વેશન અંતર્વેશન. લેગ્રેન્જિયન મોડેલિંગ કણના લેગ્રેન્જિયન માર્ગની ગણતરી સમયના કાર્ય તરીકે તેની સ્થિતિ પર આંકડાકીય રીતે સંકલન કરીને કરી શકાય છે, જે આના દ્વારા આપવામાં આવે છે. અહીં શરૂઆતનો સમય છે અને તે સમય છે કે જેના પર કણની સ્થિતિનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે. તે સમયે કણનો વેગ છે. તેની ચોક્કસ લાક્ષણિકતાઓને કારણે કણની હિલચાલને મેળવે છે (દા. ત. બરફનો પટ્ટો બિન-સ્થિર પાણીના જથ્થા કરતાં સમુદ્રમાં અલગ રીતે આગળ વધે છે). જ્યાં સુધી અન્યથા નિર્દિષ્ટ ન હોય ત્યાં સુધી, ઓશન પાર્સલ્સ આ કાર્યના એકીકરણ માટે ચોથા ક્રમની રુંગ-કુટ્ટા યોજનાનો ઉપયોગ કરે છે. વિકલ્પો તરીકે, ઓશન પાર્સલ્સ યુલર-ફોરવર્ડ એકીકરણ અથવા અનુકૂલનશીલ રુંગ-કુટ્ટા-ફેલબર્ગ એકીકરણને ટેકો આપે છે. ઓશન પાર્સલ્સ કણના વ્યક્તિગત વર્તનનું મોડેલ બનાવવાનો વિકલ્પ પૂરો પાડે છે. વ્યક્તિગત વર્તણૂક એ વર્તન છે જે કણોની લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે હિમખંડ ઓગળી જાય છે અને માછલી તરવા લાગે છે, જે વિવિધ ગતિશીલતા તરફ દોરી જાય છે. ઓશન પાર્સલ્સ આનો અમલ કોડના ટૂંકા ટુકડાઓનો ઉપયોગ કરીને કરે છે જે જ્યારે પણ પાર્ટિકલસેટ (ઉપયોગમાં લેવાતા કણોને વ્યાખ્યાયિત કરતો વર્ગ) ચલાવવામાં આવે ત્યારે ચલાવવામાં આવે છે. કોડના તે ટુકડાઓને કર્નલ કહેવામાં આવે છે. કેટલાક સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા કર્નલો ઓશન-પાર્સલ્સમાં પૂર્વવ્યાખ્યાયિત છે, જેમ કે કર્નલ્સ મોડેલિંગ બ્રાઉનિયન ગતિ. જો કે, વપરાશકર્તા સમસ્યા વિશિષ્ટ કર્નલોને પણ વ્યાખ્યાયિત કરી શકે છે. આ વિવિધ ઓબ્જેક્ટ્સનું મોડેલિંગ કરવાની મંજૂરી આપે છે, જેના ઉદાહરણો "એપ્લિકેશન્સ" વિભાગમાં આપવામાં આવ્યા છે. આ કસ્ટમાઇઝ્ડ કર્નલોને અમલમાં મૂકવા માટે વપરાશકર્તા સ્વયંચાલિત રીતે સીમાં અનુવાદ કરવાની સંભાવના સાથે અથવા સી-લાઇબ્રેરીનો ઉપયોગ કરીને પાયથોનનો ઉપયોગ કરવા વચ્ચે પસંદગી કરી શકે છે. એપ્લિકેશન્સ લેગ્રેન્જિયન વિશ્લેષણનો ઉપયોગ વર્ચ્યુઅલ કણોના માર્ગોનું અનુકરણ કરવા માટે થઈ શકે છે, જે પાણીના જથ્થા, તાપમાન ટ્રેસર્સ, ખારાશ ટ્રેસર્સ, પોષક તત્ત્વોના ટ્રેસર્સ, કેલ્પ, કોરલ લાર્વા, પ્લાસ્ટિક, માછલી, આઇસબર્ગ, પ્લાન્કટોન વગેરેનું પ્રતિનિધિત્વ કરી શકે છે. વિવિધ કણોના માર્ગોને ચોક્કસ કર્નલોના ઉપયોગથી તૈયાર કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે માછલીઓ તરી શકે છે અને હિમખંડો ઓગળી શકે છે. પાણીના જથ્થાની હિલચાલની ગણતરી વેગ ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરીને આંકડાકીય રીતે કરી શકાય છે, જેનું અનુકરણ આદિમ સમીકરણ મોડેલ (ફાઇન રિઝોલ્યુશન એન્ટાર્કટિક મોડેલ) દ્વારા કરવામાં આવે છે. આ મોડેલનો ઉપયોગ કરીને, એ અંદાજ લગાવી શકાય છે કે પાણીના જથ્થાએ એન્ટાર્કટિકાની આસપાસ કેટલી વાર મુસાફરી કરી છે અને તેણે દક્ષિણ મહાસાગરમાં કેટલો સમય પસાર કર્યો છે. એવું બહાર આવ્યું છે કે પાણીનો જથ્થો પ્રથમ વખત સપાટી પર પહોંચે તે પહેલાં સરેરાશ છ વખત એન્ટાર્કટિકાની આસપાસ પ્રવાસ કરે છે. તાપમાન ટ્રેસર્સ પ્રોક્સીનો ઉપયોગ કરીને સપાટીના તાપમાનનું વિશ્લેષણ કરી શકાય છે, જે છેલ્લા 600 વર્ષોમાં પર્યાવરણીય પરિવર્તનોનું પુનઃનિર્માણ કરી શકે છે. આ પુનર્નિર્માણ એલ્કેનોન્સ, મેમ્બ્રેન લિપિડ્સ અને ગ્લોબિગેરિનોઇડ્સ રુબરના સ્થિર આઇસોટોપ ગુણોત્તર પર આધારિત છે. એવી દલીલ કરવામાં આવે છે કે દરિયાઈ પ્રવાહો આ પ્રોક્સીઓને તેમના મૂળથી દૂર લઈ જઈ રહ્યા છે, જે તાપમાનના અંદાજો તરફ પૂર્વગ્રહ પેદા કરે છે. ખારાશ ટ્રેસર્સ ખારાશ માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રોક્સીઓ એ તત્વો અને કેલ્શિયમ અને સ્થિર ઓક્સિજન આઇસોટોપ વચ્ચેના ગુણોત્તર ફોરામિનિફેરાના ગુણોત્તર છે. આ સમસ્થાનિક ગુણોત્તરની ગણતરી નીચેના સૂત્ર દ્વારા કરી શકાય છેઃ જ્યાં y એ સામાન્ય સમસ્થાનિક છે અને x એ વધુ દુર્લભ સમસ્થાનિક છે. બંને ગુણોત્તર ભૂમધ્ય સમુદ્રમાં હકારાત્મક સહસંબંધ ધરાવે છે, જે પશ્ચિમથી પૂર્વમાં ખારાશનો મજબૂત ઢાળ ધરાવે છે. ખારાશ ટ્રેસર સમુદ્રના પરિભ્રમણના પુનઃનિર્માણ માટે મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે તાપમાન સાથે મળીને, ઘનતા નક્કી કરી શકાય છે, જે મોટા પાયે પરિભ્રમણની પેટર્નનું પુનર્નિર્માણ કરી શકે છે, જેમાં મેરિડિશનલ ઓવરટર્નિંગ પરિભ્રમણનો સમાવેશ થાય છે. ઇક્વેટોરિયલ અન્ડરકરન્ટ (ઇ. યુ. સી.), ન્યૂ ગિની કોસ્ટલ અંડરકરન્ટ (એન. જી. સી. યુ.) અને ન્યૂ આયર્લેન્ડ કોસ્ટલ અંડરકરન્ટનો પ્રભાવ પ્રશાંત મહાસાગરમાં આયર્નની ઊંચી સાંદ્રતાને સ્પષ્ટ કરવા માટે નમૂનાઓનો ઉપયોગ કરીને તપાસવામાં આવ્યો હતો. અલ નીનો દરમિયાન, પછીના બે પ્રવાહો મજબૂત થાય છે, જે પેસિફિકમાં આયર્નની સાંદ્રતામાં વધારો કરે છે. પ્લાસ્ટિક લેગ્રેન્જિયન કણોના નમૂનાઓએ દર્શાવ્યું છે કે જમીનમાંથી છોડવામાં આવતા લગભગ ત્રણ ચતુર્થાંશ તરતા દરિયાઈ પ્લાસ્ટિક દરિયાકાંઠાના પાણીમાં સમાપ્ત થઈ રહ્યા છે, જે દક્ષિણપૂર્વ એશિયામાં સૌથી વધુ સાંદ્રતા ધરાવે છે. જો કે, આ સિમ્યુલેશન ક્ષેત્ર માપનના સંદર્ભમાં વધુ પડતા અંદાજવામાં આવે છે. માછલી દરિયાઈ પ્રવાહો દ્વારા માછલીના લાર્વાનું પરિવહન એ એક મહત્વપૂર્ણ વિખેરવાની પદ્ધતિ છે, કારણ કે લાર્વા જ્યાં સ્થાયી થાય છે તે સ્થાન પર સમયનો ઘણો પ્રભાવ પડે છે. પોમેટોમસ સાલ્ટેટ્રિક્સ એ એક માછલીની પ્રજાતિ છે જે વૈશ્વિક સ્તરે હાજર છે, અને તેના ફેલાવાની તપાસ કણ ટ્રેકિંગ સિમ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. ખાસ કરીને પૂર્વ ઓસ્ટ્રેલિયન પ્રવાહ લાર્વાના મહત્તમ ફેલાવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. સમુદ્રની સપાટીઓની ભૂતકાળની પરિસ્થિતિઓનું પુનઃનિર્માણ કરવા માટે પ્લાન્કટોન પ્લાન્કટોન મહત્વપૂર્ણ આર્કાઇવ્સ છે. જ્યારે પ્લાન્કટોન કાંપમાં ડૂબી જાય છે, ત્યારે તે તોફાની દરિયાઈ પ્રવાહો દ્વારા પ્રેરિત થઈ શકે છે. મહાસાગર સિમ્યુલેશનનો ઉપયોગ કણોની સપાટીના મૂળ સ્થાનોના આધારે સમુદ્રના તળિયાના પ્રાંતોને વ્યાખ્યાયિત કરવા માટે થઈ શકે છે. આઇસબર્ગ્સ દરિયાઈ બરફ પર આઇસબર્ગ્સના પ્રભાવની પ્રતિકૃતિ બનાવી શકાય છે અને તેની સરખામણી અવલોકનો સાથે કરી શકાય છે. જ્યારે હિમખંડ ઓગળી જાય છે, ત્યારે તાજા પાણીનો મોટો પ્રવાહ થાય છે. એન્ટાર્કટિકાની આસપાસ, દરિયાઈ બરફના થીજી જવાને કારણે તાજા પાણીનો નકારાત્મક પ્રવાહ થાય છે. ઓશન પાર્સલ્સનું નવીનતમ સંસ્કરણ GitHub દ્વારા એક્સેસ કરી શકાય છે. તેમાં સતત સુધારો, સુધારા અને વિસ્તરણ કરવામાં આવી રહ્યું છે. કોડ ડિઝાઇન એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે આ વપરાશકર્તા ઇન્ટરફેસને અસર કર્યા વિના કરી શકાય છે. નીચે તમે કેટલાક સંભવિત સુધારાઓની સૂચિ જુઓ છોઃ અંતર્વેશનમાં અરકાવા ડી અને ઇ ગ્રીડનો ઉપયોગ કરવા માટે સમર્થનનો અમલ કરવો વધુ અદ્યતન અંતર્વેશન પદ્ધતિઓનો અમલ કરવો અંતર્વેશન પ્રક્રિયામાં અસંરચિત ગ્રીડનો ઉપયોગ કરવા માટે સમર્થનનો અમલ કરવો નવી વધુ કાર્યક્ષમ પ્રોગ્રામિંગ પદ્ધતિઓનો અમલ કરવો લાગ્રેન્જિયન મોડેલિંગ માટે વધુ આંકડાકીય એકીકરણ પદ્ધતિઓનો અમલ કરવો ઓશન પાર્સલ્સના વિકલ્પો નીચેની સૂચિમાં ઓશન પાર્સલ્સ જેવા (આંશિક રીતે) સમાન કાર્યો સાથે કેટલાક કોડ પેકેજો છે. ઓપન ડ્રિફ્ટઃ નોર્વેજીયન હવામાન સંસ્થાનો પ્રોજેક્ટ સમુદ્ર અને વાતાવરણમાં પ્રવાહની ગણતરી માટે ઓપન-સોર્સ અજગર પેકેજો વિકસાવવાનો છે. TRACMASS: લાગ્રેન્જિયન મહાસાગર વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને કણના માર્ગની ગણતરી કરતા ફોરટ્રાન 90 કોડ. ઓક્ટોપસઃ સી ગ્રીડ પર સમુદ્રમાં લાગ્રેન્જિયન કણ ડિરેક્ટરીઓની ગણતરી કરતા ફોરટ્રાન કોડ. કનેક્ટિવિટી-મોડેલિંગ-સિસ્ટમ (સી. એમ. એસ.): મિયામી યુનિવર્સિટીની રોસેનસ્ટીલ સ્કૂલ ઓફ મરીન એન્ડ એટમોસ્ફેરિક સાયન્સ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલ ઓપન-સોર્સ ફોરટ્રાન કોડ સમુદ્રમાં કણોના માર્ગની ગણતરી કરે છે. સંદર્ભો પૃથ્વી વિજ્ઞાન સોફ્ટવેર પાયથોન (પ્રોગ્રામિંગ ભાષા) વૈજ્ઞાનિક પુસ્તકાલયો