OceanParcels
اوشین پارسلز، "شاید ایک واقعی کمپیوٹیشنل طور پر موثر لگرینجین سمیلیٹر"، ازگر کی کلاسوں اور طریقوں کا ایک مجموعہ ہے جو پانی، پلانکٹن اور پلاسٹک جیسے ذرات کا سراغ لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ اوشین جنرل سرکولیشن ماڈلز (او جی سی ایم) کے آؤٹ پٹ کا استعمال کرتا ہے۔ اوشین پارسل کا بنیادی مقصد تیزی سے بڑھتی ہوئی بڑی مقدار میں ڈیٹا پر کارروائی کرنا ہے جو او جی سی ایم کے زیر انتظام ہے۔ بہاؤ کی حرکیات کو لگرینجین ماڈلنگ (مبصر ذرہ کے ساتھ حرکت کرتا ہے) کا استعمال کرتے ہوئے نقل کیا جاتا ہے اور جیو فزیکل سیال کی حرکیات کو یولیرین ماڈلنگ (مبصر مستحکم رہتا ہے) کے ساتھ نقل کیا جاتا ہے یا تجرباتی ڈیٹا کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے۔ اوشین پارسل دو اصولوں پر منحصر ہے، یعنی مختلف فارمیٹس سے بیرونی ڈیٹا سیٹس کو پڑھنے کی صلاحیت اور ذرہ حرکیات کی وضاحت کے لیے حسب ضرورت دانے۔ اوقیانوس پارسل کا تصور ایک بہاؤ کا میدان لیتا ہے جو یولیرین طریقوں یا تجرباتی اعداد و شمار کے ذریعے دیا جاتا ہے (جیسے۔ زمین پر مبنی پیمائش، سیٹلائٹ امیجری یا ڈوپلر کرنٹس کے ذریعے فراہم کردہ) بطور ان پٹ۔ یہ ڈیٹا مختلف گرڈ ڈھانچوں پر دیا جا سکتا ہے۔ صوابدیدی نقطہ پر ڈیٹا حاصل کرنے کے لیے انٹرپولیشن کا استعمال کیا جاتا ہے۔ لگرینجین ماڈلنگ کسی شے کی حرکیات کی تقلید کے لیے بہاؤ کے میدان اور انٹرپولیشن کے ذریعے دیے گئے ڈیٹا کا استعمال کرتی ہے۔ گرڈ ڈھانچہ افقی سطح میں، یعنی۔ ایکس-وائی-طیارہ میں، اوشین پارسل ریکٹلینیر اور کرولینیئر ڈیٹا گرڈ کی اجازت دیتا ہے (شکل دیکھیں۔ 1 a اور b بالترتیب)۔ عمودی سطح میں، یعنی۔ x-z-طیارہ، z-سطحوں اور s-سطحوں کی حمایت کی جاتی ہے (شکل دیکھیں۔ 1 سی اور ڈی بالترتیب)۔ ان گرڈوں کے چاروں امتزاج سہ جہتی جگہ میں معاون ہیں۔ اوشین پارسل نام نہاد اسٹیگرڈ اے، بی اور سی گرڈ کی بھی حمایت کرتے ہیں، جو سمندری ماڈلنگ میں عام ہیں۔ یہ اس بات کو مدنظر رکھتے ہیں کہ مختلف متغیرات کو مختلف گرڈ پوائنٹس پر ماپا جا سکتا ہے۔ سمندری تجزیے میں متعلقہ متغیرات مریوڈیئل ویلیوٹی (v)، زونل ویلیوٹی (u) اور ٹریسرس (q) ہیں۔ اے گرڈ میں ان سب کا اندازہ ایک ہی گرڈ پوائنٹس پر کیا جاتا ہے۔ بی گرڈ میں، یو اور وی کا اندازہ گرڈ پوائنٹ کے درمیان مرکز میں گرڈ پوائنٹ پر کیا جاتا ہے جہاں ٹی کا جائزہ لیا جا رہا ہے، یعنی دو اوپری گرڈ ہیں۔ سی گرڈ میں تمام متغیرات کا اندازہ ان کے اپنے گرڈ پر کیا جاتا ہے، یعنی تین اوپری گرڈ ہوتے ہیں۔ تصور کے لیے شکل 2 دیکھیں۔ انٹرپولیشن کے طریقے کسی ایسے مقام پر فیلڈ ڈیٹا حاصل کرنے کے لیے جو گرڈ نوڈ پر نہیں ہے، انٹرپولیشن کے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ اوشین پارسل اس طرح کے کئی مختلف طریقوں کی حمایت کرتے ہیں: A، B، C گرڈ پر لکیری انٹرپولیشن قریب ترین پڑوسی انٹرپولیشن انٹرپولیشن۔ لگرینجین ماڈلنگ کسی ذرہ کی لگرینجین رفتار کا حساب وقت کی تقریب کے طور پر اس کی پوزیشن پر عددی طور پر ضم کر کے کیا جا سکتا ہے۔ یہاں آغاز کا وقت ہے اور وہ وقت ہے جس پر ذرہ کی پوزیشن کا اندازہ کیا جاتا ہے۔ وقت پر ذرہ کی رفتار ہے۔ ذرہ کی حرکت کو اس کی مخصوص خصوصیات کی وجہ سے پکڑتا ہے (جیسے۔ آئس برگ سمندر میں غیر منجمد پانی کے بڑے پیمانے سے مختلف انداز میں حرکت کرتا ہے)۔ جب تک کہ دوسری صورت میں وضاحت نہ کی جائے، اوشین پارسلز اس فنکشن کے انضمام کے لیے چوتھے درجے کی رنگے کٹہ اسکیم کا استعمال کرتا ہے۔ متبادل کے طور پر، اوشین پارسلز یولر-فارورڈ انضمام یا انکولی رنگ-کٹا-فیلبرگ انضمام کی حمایت کرتا ہے۔ اوشین پارسلز کسی ذرہ کے انفرادی رویے کا نمونہ بنانے کا اختیار فراہم کرتا ہے۔ انفرادی طرز عمل وہ طرز عمل ہے جس کی وضاحت کسی ذرہ کی خصوصیات سے ہوتی ہے، مثال کے طور پر برف کے ٹکڑے پگھل جاتے ہیں اور مچھلی تیرتی ہے، جس سے مختلف حرکیات پیدا ہوتی ہیں۔ اوشین پارسلز کوڈ کے چھوٹے ٹکڑوں کا استعمال کرتے ہوئے اسے نافذ کرتا ہے جو جب بھی پارٹیکل سیٹ (استعمال شدہ ذرات کی وضاحت کرنے والی کلاس) پر عمل درآمد کیا جاتا ہے تو اس پر عمل درآمد کیا جاتا ہے۔ کوڈ کے ان ٹکڑوں کو دانا کہا جاتا ہے۔ کچھ عام طور پر استعمال ہونے والے دانے اوشین پارسل میں پہلے سے متعین ہوتے ہیں، جیسے دانے براؤنین موشن کی ماڈلنگ کرتے ہیں۔ تاہم، صارف مسئلہ کے مخصوص دانے کی وضاحت بھی کر سکتا ہے۔ یہ مختلف اشیاء کی ماڈلنگ کی اجازت دیتا ہے، جن کی مثالیں سیکشن "ایپلی کیشنز" میں دی گئی ہیں۔ ان حسب ضرورت دانے کو لاگو کرنے کے لیے صارف ازگر کے استعمال کے درمیان انتخاب کر سکتا ہے جس میں خود بخود سی میں ترجمہ کرنے یا سی لائبریری کا استعمال کرنے کا امکان ہو۔ ایپلی کیشنز لگرینجین تجزیہ کو ورچوئل ذرات کے راستوں کی تقلید کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جو پانی کی کمیت، درجہ حرارت کے سراغ لگانے والے، نمکیات کے سراغ لگانے والے، غذائیت کے سراغ لگانے والے، کیلپ، مرجان کے لاروا، پلاسٹک، مچھلی، برف کے ٹکڑے، پلانکٹن وغیرہ کی نمائندگی کر سکتے ہیں۔ مختلف ذرات کے راستوں کو مخصوص دانے کا استعمال کرتے ہوئے نمونہ بنایا جا سکتا ہے، مثال کے طور پر کہ مچھلی تیر سکتی ہے اور برف کے ٹکڑے پگھل سکتے ہیں۔ پانی کی کمیت پانی کی کمیت کی نقل و حرکت کا حساب رفتار کے شعبوں کا استعمال کرتے ہوئے عددی طور پر کیا جا سکتا ہے، جن کی تقلید ایک ابتدائی مساوات ماڈل (ٹھیک ریزولوشن انٹارکٹک ماڈل) کے ذریعے کی جاتی ہے۔ اس ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے، یہ اندازہ لگایا جا سکتا ہے کہ پانی نے انٹارکٹیکا کے ارد گرد کتنی بار سفر کیا ہے اور اس نے جنوبی سمندر میں کتنا وقت گزارا ہے۔ یہ پتہ چلا کہ پانی کا ایک ذخیرہ پہلی بار سطح تک پہنچنے سے پہلے انٹارکٹیکا کے ارد گرد اوسطا چھ بار سفر کرتا ہے۔ درجہ حرارت کا سراغ لگانے والے سطح کے درجہ حرارت کا تجزیہ پراکسیز کا استعمال کرتے ہوئے کیا جا سکتا ہے، جو گزشتہ 600 سالوں میں ماحولیاتی تبدیلیوں کی تشکیل نو کر سکتے ہیں۔ یہ تعمیر نو الکینونز، میمبرین لیپڈز اور گلوبیجرینوائڈز روبر کے مستحکم آاسوٹوپ تناسب پر مبنی ہیں۔ یہ استدلال کیا جاتا ہے کہ سمندری دھارے ان پراکسیز کو ان کی اصل سے بہت دور لے جا رہے ہیں، جس سے درجہ حرارت کے تخمینوں کی طرف تعصب پیدا ہوتا ہے۔ نمکیات کا سراغ لگانے والے نمکیات کے لیے استعمال ہونے والے پراکسیز عناصر اور کیلشیم اور مستحکم آکسیجن آاسوٹوپس کے درمیان فارامینفیرا کے تناسب ہیں۔ ان آاسوٹوپ کے تناسب کا حساب مندرجہ ذیل فارمولے سے لگایا جا سکتا ہے:، جہاں y عام آاسوٹوپ ہے اور x زیادہ نایاب آاسوٹوپ ہے۔ بحیرہ روم میں دونوں تناسب کا مثبت ارتباط ہے، جس میں مغرب سے مشرق کی طرف نمکیات کا ایک مضبوط میلان ہے۔ نمکیات کا سراغ لگانے والے سمندری گردش کی تعمیر نو کے لیے اہم ہیں، کیونکہ درجہ حرارت کے ساتھ مل کر، کثافت کا تعین کیا جا سکتا ہے، جو بڑے پیمانے پر گردش کے نمونوں کی تشکیل نو کر سکتا ہے، بشمول مریڈینل اوورٹرننگ گردش۔ استوائی زیر آب (ای یو سی)، نیو گنی کوسٹل انڈر کرنٹ (این جی سی یو) اور نیو آئرلینڈ کوسٹل انڈر کرنٹ کے اثرات کا بحر الکاہل میں لوہے کی زیادہ مقدار کو واضح کرنے کے لیے ماڈلز کا استعمال کرتے ہوئے جائزہ لیا گیا۔ ال نینو کے دوران، مؤخر الذکر دو دھارے مضبوط ہوتے ہیں، جو بحر الکاہل میں لوہے کے ارتکاز کو بڑھاتا ہے۔ پلاسٹک کے لگرینجین ذرہ نمونوں سے پتہ چلتا ہے کہ زمین سے خارج ہونے والے تقریبا تین چوتھائی سمندری پلاسٹک ساحلی پانیوں میں ختم ہو رہے ہیں، جن کا ارتکاز جنوب مشرقی ایشیا میں سب سے زیادہ ہے۔ تاہم، ان تخروپن کو میدان کی پیمائش کے حوالے سے حد سے زیادہ اندازہ لگایا جاتا ہے۔ مچھلی سمندری دھاروں کے ذریعے مچھلی کے لاروا کی نقل و حمل ایک اہم منتشر میکانزم ہے، کیونکہ وقت کا اس مقام پر بہت زیادہ اثر پڑتا ہے جہاں لاروا آباد ہوتے ہیں۔ پومیٹومس سالٹیٹریکس مچھلی کی ایک قسم ہے جو عالمی سطح پر موجود ہے، اور اس کے پھیلاؤ کی جانچ پارٹیکل ٹریکنگ سمیلیشنز کا استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے۔ خاص طور پر مشرقی آسٹریلوی کرنٹ لاروا کے زیادہ سے زیادہ پھیلاؤ کے لیے اہم ہے۔ پلانکٹن پلانکٹن سمندر کی سطحوں کے ماضی کے حالات کی تعمیر نو کے لیے اہم آرکائیوز ہیں۔ جب کہ پلانکٹن تلچھٹ میں ڈوب جاتا ہے، اسے سمندری لہروں سے متاثر کیا جا سکتا ہے۔ سمندری تخروپن کا استعمال ذرات کی سطح کے اصل مقامات کی بنیاد پر سمندر کے نچلے صوبوں کی وضاحت کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ برفانی تودے سمندری برف پر برفانی تودوں کے اثرات کا نمونہ بنایا جا سکتا ہے اور مشاہدات سے موازنہ کیا جا سکتا ہے۔ جب برفانی تودے پگھلتے ہیں تو تازہ پانی کا ایک بڑا بہاؤ ہوتا ہے۔ انٹارکٹیکا کے ارد گرد، سمندری برف کے منجمد ہونے کی وجہ سے تازہ پانی کا منفی بہاؤ ہوتا ہے۔ اوشین پارسل کے تازہ ترین ورژن تک گٹ ہب کے ذریعے رسائی حاصل کی جا سکتی ہے۔ اسے مسلسل بہتر بنایا جا رہا ہے، اپ ڈیٹ کیا جا رہا ہے اور توسیع کی جا رہی ہے۔ کوڈ ڈیزائن اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ یہ یوزر انٹرفیس کو متاثر کیے بغیر کیا جا سکتا ہے۔ ذیل میں آپ کو کچھ ممکنہ بہتریوں کی فہرست نظر آتی ہے: انٹرپولیشن میں اراکاوا ڈی اور ای گرڈ کے استعمال کے لیے تعاون کو نافذ کرنا مزید جدید انٹرپولیشن طریقوں کو نافذ کرنا انٹرپولیشن کے عمل میں غیر ساختہ گرڈ کے استعمال کے لیے تعاون کو نافذ کرنا نئے زیادہ موثر پروگرامنگ طریقوں کو نافذ کرنا لگرینجین ماڈلنگ کے لیے مزید عددی انضمام کے طریقوں کو نافذ کرنا اوشین پارسلز کے متبادل درج ذیل فہرست میں اوشین پارسلز کی طرح (جزوی طور پر) اسی طرح کے افعال کے ساتھ کچھ کوڈ پیکیجز شامل ہیں۔ اوپن ڈرفٹ: ناروے کے موسمیاتی انسٹی ٹیوٹ کا پروجیکٹ جس کا مقصد سمندر اور ماحول میں بہاؤ کا حساب لگانے کے لیے اوپن سورس ازگر پیکجز تیار کرنا ہے۔ ٹریکماس: فورٹرن 90 کوڈ جو کہ لگرینجین اوشین اینالیسس کا استعمال کرتے ہوئے ذرہ رفتار کا حساب لگاتا ہے۔ آکٹوپس: سی گرڈ پر سمندر میں لگرینجین ذرہ ڈائریکٹریز کا حساب لگانے والا فورٹرن کوڈ۔ کنیکٹوٹی-ماڈلنگ-سسٹم (سی ایم ایس): اوپن سورس فورٹرن کوڈ سمندر میں ذرہ راستوں کا حساب لگاتا ہے، جسے میامی یونیورسٹی کے روزنسٹیل اسکول آف میرین اینڈ ایٹموسفیرک سائنس نے تیار کیا ہے۔ حوالہ جات ارتھ سائنسز سافٹ ویئر ازگر (پروگرامنگ زبان) سائنسی کتب خانے