Есть ли программное обеспечение, которое поможет мне моделировать приливы?

У меня есть планета, вращающаяся вокруг звезды примерно похожей на Солнце, в сопровождении луны, которая немного массивнее нашей собственной Луны. Поверхность примерно на две трети состоит из воды и на одну треть из суши, при этом большая часть суши находится на большом суперконтиненте. Я хочу смоделировать приливы, которые будут испытывать прибрежные районы, в частности, на одном экваториальном архипелаге далеко в океане.

В настоящее время я рассматриваю возможность моделирования приливной высоты на архипелаге с использованием приливных уравнений Лапласа . Я хочу попробовать сетку с разными параметрами, варьируя орбиты (в первую очередь радиусы орбит) планеты и Луны. Делать это вручную было бы очень дорого и отнимало много времени. Поэтому я надеюсь на какое-то программное обеспечение, которое решит уравнения за меня; Я могу перебирать сетку и сравнивать результаты, выбирая наиболее подходящие параметры.

Какое программное обеспечение может помочь мне с моим приливным моделированием? У меня есть несколько критериев, которые повлияли бы на мой выбор:

  • Скорость и эффективность. Поскольку я собираюсь просматривать большое количество наборов параметров, мне необходим быстрый инструмент.
  • Точность. В идеале я хотел бы рассчитать приливную высоту с точностью до одного сантиметра.
  • Приливные составляющие. В идеале пакет должен рассчитать как можно больше приливных составляющих для дальнейшего анализа и обучения.
  • Стоимость и доступность. Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом было бы неплохо.
  • Гибкость к различным входам. Я, очевидно, хочу иметь возможность вводить различные параметры - как для планеты (поверхностная гравитация и вращение), так и для орбит.
  • Интерфейс. Было бы неплохо иметь какой-то графический пользовательский интерфейс, а не просто код, запускаемый в командной строке (хотя я бы согласился с последним).
Мы в одной лодке. Я рассматриваю возможность создания программы, которая будет делать именно это... хотя у меня ограниченный опыт программирования :) Я думаю, что это будет масштабное мероприятие по моделированию миров, даже грубо.
Любопытно, как вы создали батиметрию, чтобы предоставить данные о глубине для ввода в уравнения Лапласа? Особенно, если вам нужна точность в 1 см.
@EveryBitHelps Я строил батиметрическую карту для области, непосредственно окружающей архипелаг, но не для остальной части планеты.
Поиск по запросу «численное моделирование приливов» дает около 3,4 миллиона результатов. Большая часть первой страницы представляет собой ссылки на научные статьи и/или pdf-файлы, но их чтение может дать вам ссылки на реальное программное обеспечение. (Поскольку многие исследователи размещают почтовый код.) Однако вряд ли его будет легко использовать.
Вы можете попробовать Software Recommended.SE или Earth Science.SE. Есть ли причина, по которой вы не пробовали там?
@JohnLocke Учитывая, что это довольно нишевое приложение, я подумал, что более вероятно, что люди здесь использовали бы что-то подобное раньше, чем кто-то из Software Recs. Что касается этого вопроса: на самом деле это не связано с моим вопросом; Я не заинтересован в создании карты.
@EveryBitHelps и HDE226868 - в качестве альтернативы кодированию этого я бы порекомендовал попробовать смоделировать это в сценарии Matlab или R - оба эти набора отлично подходят для исследовательского итеративного использования (т.е. настройки параметров, пока вы не достигнете того, что ищете) , и должен уже иметь пакет для гармонического анализа и преобразований Фурье. Наконец, в этих наборах довольно просто рисовать трехмерные цветные изображения данных, поэтому вы сможете легко создавать карты побережья и диаграммы приливов и отливов, как только получите свои результаты. Удачи! :)
@ HDE26868 HDE26868 В дополнение к моему ответу ниже вы можете создавать кривые приливов, модифицированные для изменения планетарных и лунных орбитальных периодов, просто растягивая / сжимая кривые для известного места. Обратите внимание, что будет две приливные выпуклости. Вы можете извлечь их с помощью некоторых элементарных анализов Фурье и соответствующим образом скорректировать. Для Луны убедитесь, что вы используете кажущийся орбитальный период. Если аналогичным образом корректировать гравитационный потенциал, имейте в виду, что приливы и отливы вызваны «разницей» в гравитационном потенциале. Луна/солнце НЕ притягивают водоем под собой. продолжение
Если вы не предлагаете больших изменений, это в лучшем случае будет эффектом второго порядка.
@A_Rahman К сожалению, в английском языке существует путаница в терминологии Tidal Waves. Следует различать цунами, волны, обычно возникающие в результате сейсмических событий и ошибочно называемые на английском языке «приливными волнами», и приливные выпуклости (и да, это волны), создаваемые приливными силами, возникающими из-за дифференциальных гравитационных эффектов. Луны, Солнца и ... Японское слово « цунами» в настоящее время является предпочтительным использованием в английском языке океанографами и сейсмологами, а «приливная выпуклость» - в морской сфере. «Приливная волна» — это не художественный термин.

Ответы (3)

К сожалению, нет. Серьезный реквизит для вас, если вы хотите попробовать кодировать это. Вероятно, в нем есть докторская степень.

Одним из основных ресурсов по этой теме является Адмиралтейское руководство по приливам (NP 120).

Прошло несколько лет с тех пор, как я работал в этой дисциплине, и теория, возможно, продвинулась вперед, но предсказание приливов в основном делается путем анализа гармонических составляющих с помощью преобразования Фурье, а затем решения для последовательных моментов времени (t). Проблема в том, что не все составляющие возникают из гравитационных потенциалов. Широта, резонансные частоты океанских и устьевых бассейнов также играют роль, как и местная батиметрия, наклонение орбиты и наклонение плоскости орбитального тела (луны(ей)). В длинных узких заливах также наблюдается сейш-эффект (залив Фанди). Также не стоит забывать о таких воздействиях, как господствующие ветры, штормовые нагоны и инерция (уровень моря на тихоокеанском побережье Панамского перешейка на 20 м выше, чем на атлантическом побережье).

Если вы не предлагаете очень необычный набор гравитационных потенциалов, вы можете помахать рукой. Я бы поискал место на земле с похожей географией на интересующее вас место (Гавайи?) и воспользовался бы этими приливами. NP 120 описывает, как приливная волна распространяется вдоль береговых линий, ориентированных на север/юг и восток/запад, если вы хотите реалистично экстраполировать.

У меня есть опыт работы в качестве капитана-моряка / капитана порта и морского академика, и один совет, который я хотел бы дать, заключается в том, что если у вас нет сюжетной необходимости в точности в сантиметрах, не переживайте. В то время как расчеты и прогнозы выполняются с таким уровнем точности, когда речь идет о плавании / не плавании, ни один благоразумный мореплаватель не будет зависеть от этого. Всегда допускается здоровая погрешность, зависящая от размера сосуда.

Во-первых, я не эксперт в этой области, просто человек, который любит изучать поток жидкости, поэтому занялся изучением инструментов и методов моделирования потока жидкости как часть своего странного списка увлечений.

Я предполагаю, что ( а ) вы бы предпочли инструмент с открытым исходным кодом (поскольку вы упомянули, что предпочитаете его, но не указали его), и в этом случае я предлагаю вам попробовать Delft3D. ссылка на версию этого инструмента и спецификаций с открытым исходным кодом (я предлагаю вам немного изучить их веб-сайт. Хорошие демонстрации, альтернативные инструменты и прочее)

( b ) что моделирование приливной волны основано на ударе о берег, т.е. вы изучаете небольшую площадь поверхности удара с различными параметрами (которые, по вашему мнению, будут результатом того, что эта Земля похожа на планету) и, в свою очередь, пытаетесь сделать вывод, что может быть результат в гораздо большем масштабе, и базовая демонстрация того, как это будет выглядеть и какие могут быть параметры здесь, а затем вернуться к интересующей области, чтобы увидеть, как может быть влияние этих выведенных параметров в этой области. интересует подробно.

Вы также можете проверить эти ссылки для альтернативных инструментов this и this , которые я нашел с помощью обычного онлайн-поиска. Надеюсь, что это помогает вам

После некоторых поисков я нашел этот сайт:

http://seismologie.oma.be/en/downloads/tsoft

Приложение называется TSoft и предназначено для моделирования приливов. Я никогда не пользовался этим софтом, но глядя на скриншоты и читая описания, мне кажется, что это очень продвинутый редактор. Он также имеет базовый графический интерфейс.

Кроме того, TSoft предлагает возможность написания скриптов, позволяющих значительно упростить и ускорить выполнение рутинных задач.

Если вы не можете найти ничего, что позволяло бы вам изменять параметры луны, солнца и других объектов, что я сомневаюсь, видя, как это сделано для редактирования приливов, вы можете попробовать написать скрипт для этого.

Опять же, я не могу поручиться за то, что это приложение может или не может сделать, потому что я недостаточно знаю о нем, но, надеюсь, это будет то, что вы ищете.