Mekhoa ea ho Etsa Mehlala ea Boemo ba Leholimo ka Likhomphutha
Ho etsa mohlala oa boemo ba leholimo ka k'homphieutha ke boiteko ba saense ba ho emela tsamaiso ea boemo ba leholimo ea Lefatše—sepakapaka, leoatle, naha, leqhoa le biosphere—ka mokhoa oa lipalo tsa lipalo tse etsisoang ke lik'homphieutha. Sepheo ha se feela ho "bolella boemo ba leholimo esale pele," empa ho e-na le hoo ke ho utloisisa boitšoaro ba boemo ba leholimo ba nako e telele, ho hlahloba tšusumetso ea mesebetsi ea batho, le ho hlahloba maemo a nakong e tlang a thehiloeng liphetohong tsa likhase tse silafatsang lefatše, tšebeliso ea naha, le mabaka a tlhaho a kang ho phatloha ha seretse se chesang le liphetoho tsa letsatsi. Hobane boemo ba leholimo ke tsamaiso e rarahaneng, ho etsa mohlala oa boemo ba leholimo ho itšetlehile ka mekhoa e fapaneng ea ho etsa mohlala oa k'homphieutha, ho tloha mehlala ea 'mele e thehiloeng ho equation ho ea mekhoeng ea lipalo-palo le ea ho ithuta ka mochini.
1. Mehlala e ipapisitseng le di-equation tsa mmele (Mehlala e Matla)
Mokhoa oa bohlokoa ka ho fetisisa oa ho etsa mohlala oa tlelaemete ke ho etsa mohlala oa dynamical, o hahang mehlala ho tsoa melaong ea 'mele e tsejoang. Ha e le hantle, matla a sepakapaka le leoatle a hlalosoa ka li-equation tse fapaneng tse sa fellang joalo ka li-equation tsa Navier-Stokes (bakeng sa metsi), li-equation tsa thermodynamics (energy), paballo ea boima (tsoelo-pele), le li-equation tsa ho tsamaisa mouoane oa metsi kapa letsoai. Hobane li-equation tsena ha li na litharollo tse bonolo tsa tlhahlobo sekaleng sa polanete, lik'homphieutha li sebelisoa ho etsa kopanyo ea lipalo ha nako e ntse e ea.
Mehlala ea matla a tlelaemete hangata e arotsoe ka likarolo tse 'maloa: sepakapaka, leoatle, naha, leqhoa la leoatle, 'me ka linako tse ling k'hemistri ea sepakapaka. Likamano lipakeng tsa likarolo tsena li kopantsoe ka phapanyetsano ea matla, mongobo, lebelo le phallo ea khabone. Molemo oa mokhoa oa 'mele ke ho lumellana ha oona le melao-motheo ea motheo ea tlhaho; mathata a oona ke litšenyehelo tsa oona tsa ho bala le ho itšetleha ha oona ka ho nolofatsa lits'ebetso tse nyane haholo ka tekanyo (mohlala, maru a convective).
2. Ho arola gridi le qeto ea sebaka le nako
Kaha Lefatše le tsoela pele, mehlala e hloka mekhoa ea ho arola: bokaholimo le sepakapaka li arotsoe ka lisele tsa gridi (likwere) ka mekhahlelo ea latitude-longitude le e otlolohileng. Qeto ea gridi (mohlala, 100 km, 25 km, kapa e ntle) e etsa qeto ea lintlha tse ka emeloang. Ha qeto e le ntle, lits'ebetso tse ngata tsa lehae li ka "bonts'oa" ka ho hlaka, empa litlhoko tsa k'homphieutha lia eketseha haholo.
Ntle le gridi ya setso ya latitude-longitude, mehlala e meng e sebedisa gridi ya cubic-spherical kapa mekgwa ya element e lekanyelitsoeng ho fokotsa mathata a dipalo haufi le dipalo. Kgetho ya mohato wa nako le yona e bohlokwa: mohato wa nako o moholo haholo o ka etsa hore mohlala o se tsitse, ha mohato o monyane haholo o diehisa ketsiso. Ka hona, merero e itseng ya dipalo—e kang e sa bonahaleng kapa e arohaneng—e sebediswa ho boloka botsitso ha e ntse e sebetsa hantle.
3. Ho etsa paramethara ea lits'ebetso tsa gridi e nyane
Mekhoa e mengata ea bohlokoa e etsahala ka sekala se senyenyane ho feta lisele tsa gridi, joalo ka ho thehoa ha maru, pherekano ea lera la moeli, pula e fetohang ka mokhoa o sa fetoheng, kapa likamano tsa aerosol le leru. Hobane li ke ke tsa etsisoa ka ho hlaka liqetong tse tloaelehileng tsa lefats'e, li emeloa ke liparamente: melao ea boiphihlelo kapa ea semi-empirical e amanang le maemo a gridi le liphello tse tloaelehileng tsa lits'ebetso tse nyane.
Ho etsa diparamithara ke e 'ngoe ea mehloli e meholo ea ho se tsitse ha likhakanyo tsa tlelaemete, haholo-holo mabapi le maru, a amang ho bonahatsa ha Lefatše (albedo) le karabelo ea mahlaseli. Mekhoa ea sejoale-joale ea ho etsa diparamithara e kenyelletsa mekhoa ea ho etsa diparamithara ...
4. Mehlala e akaretsang ea potoloho ea mali le mehlala ea tsamaiso ea Lefatše (GCM & ESM)
Mehlala e tsebahalang haholo ea maemo a leholimo lefatšeng ka bophara ke Mehlala e Akaretsang ea Potoloho (GCMs), e etsisang potoloho ea sepakapaka le/kapa ea leoatle ka tekanyo ea lipolanete. Mehlala e felletseng e tsejoa e le Mehlala ea Tsamaiso ea Lefatše (ESMs), e eketsang lipotoloho tsa biogeochemical joalo ka lipotoloho tsa khabone le naetrojene le matla a limela. Ka li-ESM, bafuputsi ba ka ithuta eseng feela karabelo ea mocheso ho mesi e hlahisoang ke moea empa hape le kamoo phetoho ea maemo a leholimo e amang bokhoni ba tikoloho ba ho monya khabone, ka hona ho theha karabelo ea tlelaemete-khabone.
Boemong ba tshebediso, mohlala ona o sebedisetswa ho leka "maemo": mohlala, hore na boemo ba lehodimo bo tla fetoha jwang haeba dikotsi di ka tswela pele ho nyoloha, tsa dula di tsitsitse, kapa tsa fokotseha ka potlako. Diphetho di theha motheo wa dithuto tsa mahlale a matjhaba mme di tsebisa leano la boemo ba lehodimo.
5. Ho fokotsa maemo: ho tloha lefatšeng ka bophara ho ea libakeng tse ling
Litlhoko tsa basebelisi hangata li ba tsa lehae: tšusumetso ea pula ea litoropong, mocheso o feteletseng libakeng tsa temo, kapa kotsi ea likhohola tsa linōka. Hobane mehlala ea lefats'e ka bophara hangata e mebe haholo bakeng sa lintlha tsa lehae, mekhoa ea ho fokotsa maemo e sebelisoa.
Ho na le mekhoa e 'meli e meholo. Ea pele, ho theola maemo ka mokhoa o feto-fetohang ka Mohlala oa Boemo ba Leholimo ba Libaka (RCM), o tsamaisang mohlala oa qeto e phahameng sebakeng se itseng ka lithibelo tsa mohlala oa lefats'e. Ea bobeli, ho theola maemo ka mokhoa oa lipalo, e leng se thehang likamano tsa lipalo-palo pakeng tsa liphetoho tse kholo (mohlala, potoloho ea sepakapaka) le liphetoho tsa lehae (pula ea seteishene). Ho theola maemo ka mokhoa oa lipalo-palo ho theko e tlase empa ho itšetlehile ka khopolo ea hore likamano tsa lipalo-palo tse fetileng li tla tšoarella nakong e tlang.
6. Ho kopanngoa ha data bakeng sa ho aha bocha mohlala le ho tsitsa ha oona
Leha ho kopanngoa ha data ho tsebahala haholo ho boleleng boemo ba leholimo, mokhoa ona le ona o bohlokoa ho etseng mohlala oa tlelaemete, haholo-holo bakeng sa tlhahlobo bocha le ho aha bocha maemo a tlelaemete a nalane. Ho kopanngoa ha data ho kopanya litebello (sathelaete, seteishene, sekepe, buoy) le mehlala ea pele ho hlahisa likhakanyo tse tsitsitseng tsa 'mele tsa boemo ba sepakapaka le leoatle.
Mekhoa e tsebahalang e kenyelletsa Sefithara sa Kalman (le metsoako ea sona e kang Sefithara sa Kalman sa Ensemble) le mekhoa e fapaneng (3D-Var/4D-Var). Maemong a leholimo, ho kopanya ho thusa ho kopanya lintlha tse hasaneng le tse sa fellang, ho fana ka lihlahisoa tsa nalane tse thusang ho lekola mehlala le ho utloisisa mekhoa ea nako e telele.
7. Ho etsa mohlala oa sehlopha bakeng sa ho se tsitse le monyetla
Tlelaemete e na le pherekano, kahoo diphetho tsa ketsiso di a utlwahala maemong a pele le dikgetho tsa diparamitha. Ho fihlella sena, ho sebediswa mohlala wa sehlopha: ho tsamaisa mohlala ka makgetlo a mangata ka maemo a pele a fapaneng, maemo, kapa diparamitha ho hlahisa menyetla e fapaneng. Diboka di dumella bafuputsi ho lekola kgonahalo ya ketsahalo (mohlala, ho imena ha monyetla wa leqhubu le matla la mocheso) ho ena le tsela e le nngwe feela ya sephetho.
Sehlopha se boetse se tšehetsa lihlopha tsa mehlala e mengata, tse kopanyang mehlala e mengata ho tsoa mekhatlong e fapaneng. Lipapiso lipakeng tsa mehlala li thusa ho khetholla likarolo tse tiileng (tse tsitsitseng) le tse sa tsitsang.
8. Tlhahlobo ea mohlala le tekanyo ea ts'ebetso (netefatso ea mohlala)
Mekhoa ea ho etsa mohlala ha e felle feela ho tsamaiseng li-simulation; tlhahlobo ea mohlala le eona ea bohlokoa ka ho lekana. Mehlala e bapisoa le lintho tse hlokometsoeng nalane, li-reanalysis, le lirekoto tsa paleoclimate (mohlala, li-core tsa leqhoa kapa li-sediment) ho netefatsa bokhoni ba tsona ba ho hlahisa mekhoa ea mocheso, pula, potoloho ea lipula tsa monsoon, El Niño-La Niña, le mekhoa ea ho futhumala ha lefatše. Mekhoa ea tlhahlobo e kenyelletsa litekanyo tsa lipalo-palo (leeme, RMSE, kamano), tlhahlobo ea maemo a feteletseng, le litekolo tsa paballo ea matla le metsi.
Tlhahlobo ea sejoale-joale e boetse e totobatsa tlhahlobo e thehiloeng ts'ebetsong: eseng feela lipalo tse lumellanang, empa e lekola hore na mohlala o hlahisa lits'ebetso tse nepahetseng tsa 'mele, mohlala, mekhoa ea ho thehoa ha maru libakeng tsa tropike kapa matla a maqhubu a maholo a leoatle.
9. Ho ithuta ka mochini le mehlala e tsoakiloeng
Lilemong tsa morao tjena, ho ithuta ka mochini (ML) ho fetohile mokhoa o tlatsetsang. ML e sebelisoa ho potlakisa likarolo tse turang (ho etsa mohlala o mong hape), ho lokisa leeme (tokiso ea leeme), kapa ho aha liparamente tsa maru le moferefere tse ithutoang ho tsoa ho li-simulation tse nang le qeto e phahameng haholo le lintlha tsa ho shebella.
Mokhoa o tšepisang ke mohlala o kopaneng: ho kopanya motheo oa 'mele (ho boloka botsitso le melao ea paballo) le mojule oa ML bakeng sa lits'ebetso tsa sub-grid. Liphephetso tse kholo ke kakaretso e fetang mefuta ea data ea koetliso, ho hlalosoa, le ho netefatsa botsitso ba lipalo ha ML e kopantsoe le mehlala ea tlelaemete ea nako e telele.
10. Khomphutha e sebetsang hantle le bokgoni ba ho boloka matla
Mekhoa ea sejoale-joale ea ho etsa mohlala oa boemo ba leholimo e sebetsa ho li-supercomputer tse nang le li-core tse likete ho isa ho tse limilione tsa likhomphutha. Mekhoa ea ho bapisa, ntlafatso ea khoutu, le tsamaiso ea tlhahiso ea data ke tsa bohlokoa. Liqeto tse phahameng le lihlopha tse kholo li hlahisa li-petabyte tsa data, e leng se etsang hore tsamaiso ea data, khatello le tlhahlobo ea in-situ (ho sebetsana le data ha ketsiso e ntse e sebetsa) e be tsa bohlokoa le ho feta.
Ho fihla ha li-GPU le meralo e mecha ea lik'homphieutha ho susumelitse ntlafatso ea mehlala ho etsa hore e sebetse hantle haholoanyane. Ho sa le joalo, sechaba sa maemo a leholimo le sona se qala ho nahana ka karolo ea k'habone ea k'homphieutha, e leng se etsang hore katleho e se ke ea e-ba taba ea nako feela empa hape e be taba ea tšebeliso ea matla.
Ho koala
Mekhoa ea ho etsa mohlala oa boemo ba leholimo ka k'homphieutha e kopanya fisiks, lipalo tsa lipalo, lipalo-palo, saense ea data, le k'homphieutha e sebetsang hantle. Ho tloha ho mehlala ea matla e thehiloeng ho equation, discretization ea grid, le paramethara ea sub-grid, ho ea ho lihlopha, ho theola, ho kopanya data, le kopanyo ea ho ithuta ka mochini, kaofela li ikemiselitse ho utloisisa tsamaiso e rarahaneng ea boemo ba leholimo le ho fana ka tlhaiso-leseling e tšepahalang. Ha litebello, likhopolo-taba le bokhoni ba ho etsa mohlala li ntse li ntlafala, ho etsa mohlala oa boemo ba leholimo ho tla khona ho araba lipotso tse potlakileng haholoanyane: hore na boemo ba leholimo bo fetoha joang, hore na bo fetoha ka potlako hakae, le hore na ke maano afe a tla sebetsa hantle haholo bakeng sa ho fokotsa le ho ikamahanya le maemo nakong e tlang.
