OceanParcels
ওশান পার্সেলস, "সম্ভবত একটি সত্যিকারের গণনামূলকভাবে দক্ষ ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান সিমুলেটর", পাইথন শ্রেণী এবং পদ্ধতির একটি সেট যা জল, প্লাঙ্কটন এবং প্লাস্টিকের মতো কণা ট্র্যাক করতে ব্যবহৃত হয়। এটি ওশান জেনারেল সার্কুলেশন মডেল (ও. জি. সি. এম)-এর আউটপুট ব্যবহার করে। ওশানপারসেলের মূল লক্ষ্য হল ও. জি. সি. এম-এর দ্বারা পরিচালিত ক্রমবর্ধমান বিপুল পরিমাণ তথ্য প্রক্রিয়াকরণ করা। প্রবাহ গতিবিদ্যা ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান মডেলিং (পর্যবেক্ষক কণার সাথে চলাচল করে) ব্যবহার করে সিমুলেটেড হয় এবং ভূ-প্রাকৃতিক তরল গতিবিদ্যা ইউলেরিয়ান মডেলিং (পর্যবেক্ষক স্থির থাকে) বা পরীক্ষামূলক তথ্যের মাধ্যমে সিমুলেটেড হয়। ওশান পার্সেল দুটি নীতির উপর নির্ভরশীল, যথা বিভিন্ন বিন্যাস থেকে বাহ্যিক ডেটা সেট পড়ার ক্ষমতা এবং কণার গতিবিদ্যা সংজ্ঞায়িত করার জন্য কাস্টমাইজযোগ্য কার্নেল। ওশান-পার্সেলস ধারণাটি ইউলারিয়ান পদ্ধতি বা পরীক্ষামূলক তথ্যের মাধ্যমে প্রদত্ত একটি প্রবাহ ক্ষেত্র গ্রহণ করে (যেমন। ইনপুট হিসাবে ভূমি-ভিত্তিক পরিমাপ, উপগ্রহ চিত্র বা ডপলার স্রোতের মাধ্যমে সরবরাহ করা হয়। এই তথ্য বিভিন্ন গ্রিড কাঠামোতে দেওয়া যেতে পারে। একটি নির্বিচারে বিন্দুতে তথ্য পেতে, ইন্টারপোলেশন ব্যবহার করা হয়। ল্যাগ্রেঞ্জিয়ান মডেলিং কোনও বস্তুর গতিবিদ্যা অনুকরণ করতে প্রবাহ ক্ষেত্র এবং ইন্টারপোলেশন দ্বারা প্রদত্ত তথ্য ব্যবহার করে। গ্রিড গঠন অনুভূমিক সমতলে, অর্থাৎ। এক্স-ওয়াই-প্লেনে, ওশান-পার্সেলস আয়তাকার এবং বক্ররেখা ডেটা গ্রিডের অনুমতি দেয় (চিত্র দেখুন। যথাক্রমে 1এ এবং বি)। উল্লম্ব সমতলে, অর্থাৎ। x-z-সমতল, z-স্তর এবং s-স্তরগুলি সমর্থিত (চিত্র দেখুন। যথাক্রমে 1 সি এবং ডি)। এই গ্রিডগুলির চারটি সংমিশ্রণই ত্রিমাত্রিক স্থানে সমর্থিত। ওশানপারসেলস তথাকথিত স্তম্ভিত এ, বি এবং সি গ্রিডগুলিকেও সমর্থন করে, যা সমুদ্রের মডেলিংয়ে প্রচলিত। এগুলি বিবেচনা করে যে বিভিন্ন পরিবর্তনশীল বিভিন্ন গ্রিড পয়েন্টে পরিমাপ করা যেতে পারে। মহাসাগর বিশ্লেষণে প্রাসঙ্গিক চলকগুলি হল মধ্যবর্তী বেগ (v), আঞ্চলিক বেগ (u) এবং ট্রেসার (q)। একটি এ গ্রিডে এই সমস্তগুলি একই গ্রিড পয়েন্টে মূল্যায়ন করা হয়। একটি বি গ্রিডে, ইউ এবং ভি গ্রিড পয়েন্টের মাঝখানে গ্রিড পয়েন্টে মূল্যায়ন করা হয় যেখানে টি মূল্যায়ন করা হচ্ছে, অর্থাৎ দুটি ওভারলাইং গ্রিড রয়েছে। একটি সি গ্রিডে সমস্ত ভেরিয়েবল তাদের নিজস্ব গ্রিডে মূল্যায়ন করা হয়, অর্থাৎ তিনটি ওভারলাইং গ্রিড রয়েছে। একটি দৃশ্যায়নের জন্য চিত্র 2 দেখুন। ইন্টারপোলেশন পদ্ধতি গ্রিড নোডে নেই এমন একটি বিন্দুতে ক্ষেত্রের তথ্য পেতে ইন্টারপোলেশন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। ওশান পার্সেল এই ধরনের বিভিন্ন পদ্ধতি সমর্থন করেঃ এ, বি, সি গ্রিডে নিকটতম-প্রতিবেশী ইন্টারপোলেশন ইন্টারপোলেশন। ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান মডেলিং একটি কণার ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান গতিপথ গণনা করা যেতে পারে সংখ্যাসূচকভাবে সময়ের একটি ফাংশন হিসাবে তার অবস্থানের উপর সংহত করে, দ্বারা প্রদত্ত। এখানে শুরুর সময় এবং সেই সময় যখন কণার অবস্থান মূল্যায়ন করা হয়। এটি সেই সময়ে কণার বেগ। কণার নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যের কারণে তার গতিবিধি ধরা পড়ে (যেমন। একটি হিমশৈল একটি অ-হিমায়িত জলের ভরের তুলনায় সমুদ্রে ভিন্নভাবে চলাচল করে)। অন্যথায় নির্দিষ্ট না করা হলে, ওশানপারসেলস এই ফাংশনের সংহতকরণের জন্য একটি চতুর্থ-ক্রমের রাঞ্জ-কুট্টা স্কিম ব্যবহার করে। বিকল্প হিসাবে, ওশানপারসেলস অয়লার-ফরওয়ার্ড ইন্টিগ্রেশন বা অভিযোজিত রাঞ্জ-কুট্টা-ফেলবার্গ ইন্টিগ্রেশনকে সমর্থন করে। ওশানপারসেলস একটি কণার স্বতন্ত্র আচরণের মডেল করার বিকল্প প্রদান করে। স্বতন্ত্র আচরণ হল এমন আচরণ যা একটি কণার বৈশিষ্ট্য দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়, উদাহরণস্বরূপ হিমশৈল গলে যায় এবং মাছ সাঁতার কাটে, যা বিভিন্ন গতিশীলতার দিকে পরিচালিত করে। ওশানপারসেলস কোডের ছোট ছোট টুকরো ব্যবহার করে এটি প্রয়োগ করে যা যখনই কোনও পার্টিকলসেট (ব্যবহৃত কণাগুলিকে সংজ্ঞায়িত করা শ্রেণী) কার্যকর করা হয় তখন কার্যকর করা হয়। এই কোডের টুকরোগুলিকে কার্নেল বলা হয়। কিছু সাধারণভাবে ব্যবহৃত কার্নেল ওশান-পার্সেলগুলিতে পূর্বনির্ধারিত, যেমন কার্নেল মডেলিং ব্রাউনিয়ান গতি। তবে, ব্যবহারকারী সমস্যা নির্দিষ্ট কার্নেলগুলিও সংজ্ঞায়িত করতে পারে। এটি বিভিন্ন বস্তুর মডেলিং করার অনুমতি দেয়, যার উদাহরণ "অ্যাপ্লিকেশন" বিভাগে দেওয়া হয়েছে। এই কাস্টমাইজড কার্নেলগুলি বাস্তবায়নের জন্য ব্যবহারকারী স্বয়ংক্রিয়ভাবে সি-তে অনুবাদ করার সম্ভাবনা সহ পাইথন ব্যবহার বা সি-লাইব্রেরি ব্যবহার করার মধ্যে বেছে নিতে পারেন। প্রয়োগগুলি ল্যাগ্রেঞ্জিয়ান বিশ্লেষণ ব্যবহার করা যেতে পারে ভার্চ্যুয়াল কণাগুলির পথ অনুকরণ করতে, যা জলের ভর, তাপমাত্রা ট্রেসার, লবণাক্ততা ট্রেসার, পুষ্টি ট্রেসার, কেল্প, প্রবাল লার্ভা, প্লাস্টিক, মাছ, আইসবার্গ, প্লাঙ্কটন ইত্যাদির প্রতিনিধিত্ব করতে পারে। বিভিন্ন কণার পথ নির্দিষ্ট কার্নেল ব্যবহার করে তৈরি করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ যে মাছ সাঁতার কাটতে পারে এবং হিমশৈল গলে যেতে পারে। জলের ভর গতিবেগ ক্ষেত্র ব্যবহার করে জলের ভরের গতি গণনা করা যেতে পারে, যা একটি আদিম সমীকরণ মডেল (সূক্ষ্ম রেজোলিউশন অ্যান্টার্কটিক মডেল) দ্বারা অনুকরণ করা হয়। এই মডেলটি ব্যবহার করে, এটি অনুমান করা যেতে পারে যে জলের ভর অ্যান্টার্কটিকার চারপাশে কতবার ভ্রমণ করেছে এবং এটি দক্ষিণ মহাসাগরে কত সময় ব্যয় করেছে। দেখা গেল যে, একটি জলের ভর প্রথমবারের মতো ভূপৃষ্ঠে পৌঁছানোর আগে গড়ে অ্যান্টার্কটিকার চারপাশে ছয়বার ভ্রমণ করে। প্রক্সি ব্যবহার করে পৃষ্ঠের তাপমাত্রা বিশ্লেষণ করা যেতে পারে, যা গত 600 বছরে পরিবেশগত পরিবর্তনগুলি পুনর্গঠন করতে পারে। এই পুনর্গঠনগুলি অ্যালকেনোন্স, মেমব্রেন লিপিড এবং গ্লোবিজেরিনোইডস রুবারের স্থিতিশীল আইসোটোপ অনুপাতের উপর ভিত্তি করে করা হয়েছে। এটি যুক্তি দেওয়া হয় যে সমুদ্রের স্রোতগুলি এই প্রক্সিগুলিকে তাদের উৎস থেকে অনেক দূরে পরিবহন করছে, যা তাপমাত্রার আনুমানিকতার প্রতি পক্ষপাত তৈরি করছে। লবণাক্ততার জন্য ব্যবহৃত প্রক্সিগুলি হল ফোরামিনিফেরার উপাদান এবং ক্যালসিয়াম এবং স্থিতিশীল অক্সিজেন আইসোটোপ অনুপাতের মধ্যে অনুপাত। এই আইসোটোপ অনুপাতগুলি নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা গণনা করা যেতে পারেঃ, যেখানে y হল সাধারণ আইসোটোপ এবং x হল আরও বিরল আইসোটোপ। উভয় অনুপাতের মধ্যে ভূমধ্যসাগরে একটি ইতিবাচক সম্পর্ক রয়েছে, যার পশ্চিম থেকে পূর্ব লবণাক্ততার একটি শক্তিশালী ঢাল রয়েছে। লবণাক্ততা ট্রেসারগুলি সমুদ্রের সঞ্চালন পুনর্গঠনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, কারণ তাপমাত্রার সাথে, ঘনত্ব নির্ধারণ করা যেতে পারে, যা মেরিডিয়াল ওভারটারনিং প্রচলন সহ বড় আকারের সঞ্চালনের নিদর্শনগুলি পুনর্গঠন করতে পারে। নিউট্রিয়েন্ট ট্রেসার ইকুয়েটোরিয়াল আন্ডারকারেন্ট (ইইউসি), নিউ গিনি কোস্টাল আন্ডারকারেন্ট (এনজিসিইউ) এবং নিউ আয়ারল্যান্ড কোস্টাল আন্ডারকারেন্টের প্রভাব প্রশান্ত মহাসাগরে লোহার উচ্চ ঘনত্ব ব্যাখ্যা করার জন্য মডেল ব্যবহার করে পরীক্ষা করা হয়েছিল। এল নিনোর সময়, পরবর্তী দুটি স্রোত শক্তিশালী হয়, যা প্রশান্ত মহাসাগরে লোহার ঘনত্ব বাড়ায়। প্লাস্টিক ল্যাগ্রেঞ্জিয়ান কণা মডেলগুলি দেখিয়েছে যে স্থল থেকে মুক্ত হওয়া প্রায় তিন-চতুর্থাংশ ভাসমান সামুদ্রিক প্লাস্টিক উপকূলীয় জলে শেষ হচ্ছে, যা দক্ষিণ-পূর্ব এশিয়ার মধ্যে সর্বোচ্চ ঘনত্ব। যাইহোক, এই সিমুলেশনগুলি ক্ষেত্র পরিমাপের ক্ষেত্রে অতিরিক্ত মূল্যায়ন করা হয়। মাছ সমুদ্রের স্রোত দ্বারা মাছের লার্ভা পরিবহন একটি গুরুত্বপূর্ণ বিচ্ছুরণ প্রক্রিয়া, কারণ লার্ভা যেখানে বসতি স্থাপন করে সেখানে সময়ের অনেক প্রভাব রয়েছে। পোমাটোমাস সল্টাট্রিক্স একটি মাছ প্রজাতি যা বিশ্বব্যাপী উপস্থিত, এবং এর বিচ্ছুরণ কণা ট্র্যাকিং সিমুলেশন ব্যবহার করে পরীক্ষা করা হয়। বিশেষ করে পূর্ব অস্ট্রেলিয়ান স্রোত লার্ভার সর্বাধিক বিস্তারের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। প্ল্যাঙ্কটন প্ল্যাঙ্কটন সমুদ্র পৃষ্ঠের অতীত অবস্থার পুনর্গঠনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ সংরক্ষণাগার। প্লাঙ্কটন পললে ডুবে যাওয়ার সময়, এটি অশান্ত সমুদ্রের স্রোত দ্বারা চালিত হতে পারে। কণা পৃষ্ঠের উৎসের অবস্থানের উপর ভিত্তি করে সমুদ্রের তলদেশের প্রদেশগুলি সংজ্ঞায়িত করতে মহাসাগরের সিমুলেশন ব্যবহার করা যেতে পারে। আইসবার্গ সমুদ্রের বরফের উপর আইসবার্গের প্রভাবকে পর্যবেক্ষণের সাথে মডেল এবং তুলনা করা যেতে পারে। যখন আইসবার্গগুলি গলে যায়, তখন একটি বড় মিষ্টি জলের প্রবাহ ঘটে। অ্যান্টার্কটিকার চারপাশে, সমুদ্রের বরফ জমে যাওয়ার কারণে একটি নেতিবাচক মিঠা জলের প্রবাহ ঘটে। ওশান পার্সেলের সর্বশেষ সংস্করণটি গিটহাবের মাধ্যমে অ্যাক্সেস করা যেতে পারে। এটি ক্রমাগত উন্নত, হালনাগাদ এবং প্রসারিত হচ্ছে। কোড ডিজাইন নিশ্চিত করে যে এটি ইউজার ইন্টারফেসকে প্রভাবিত না করেই করা যেতে পারে। নীচে আপনি কিছু সম্ভাব্য উন্নতির তালিকা দেখতে পাচ্ছেনঃ ইন্টারপোলেশনে আরাকাওয়া ডি এবং ই গ্রিড ব্যবহারের জন্য সমর্থন বাস্তবায়ন আরও উন্নত ইন্টারপোলেশন পদ্ধতি বাস্তবায়ন ইন্টারপোলেশন প্রক্রিয়ায় কাঠামোগত গ্রিড ব্যবহারের জন্য সমর্থন বাস্তবায়ন নতুন আরও দক্ষ প্রোগ্রামিং পদ্ধতি বাস্তবায়ন ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান মডেলিংয়ের জন্য আরও সংখ্যাসূচক সংহতকরণ পদ্ধতি প্রয়োগ ওশানপারসেলের বিকল্পগুলি নিম্নলিখিত তালিকায় ওশানপারসেলের মতো (আংশিকভাবে) অনুরূপ ফাংশন সহ কিছু কোড প্যাকেজ রয়েছে। ওপেন ড্রিফ্টঃ নরওয়েজিয়ান মেটিওরোলজিকাল ইনস্টিটিউটের প্রকল্প যার লক্ষ্য সমুদ্র এবং বায়ুমণ্ডলে প্রবাহ গণনা করার জন্য ওপেন-সোর্স পাইথন প্যাকেজ তৈরি করা। TRACMASS: ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান মহাসাগর বিশ্লেষণ ব্যবহার করে কণার গতিপথ গণনা করার জন্য ফোরট্রান 90 কোড। অক্টোপাসঃ একটি সি গ্রিডে সমুদ্রের ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান কণার ডিরেক্টরি গণনা করা ফোরট্রান কোড। সংযোগ-মডেলিং-সিস্টেম (সি. এম. এস): সমুদ্রের কণার গতিপথ গণনাকারী ওপেন-সোর্স ফোরট্রান কোড, যা মিয়ামি বিশ্ববিদ্যালয়ের রোজেনস্টিল স্কুল অফ মেরিন অ্যান্ড অ্যাটমোস্ফিয়ারিক সায়েন্স দ্বারা বিকশিত। তথ্যসূত্র আর্থ সায়েন্সেস সফ্টওয়্যার পাইথন (প্রোগ্রামিং ভাষা) বৈজ্ঞানিক গ্রন্থাগার