دمای سطح زمین و شرایط رطوبت تحت تأثیر بسیاری از پدیده های اقلیمی، هواشناسی، زیست محیطی و ژئوفیزیک قرار دارد. بنابراین، برآورد دقیق و با وضوح بالا از ذخیره آب و انرژی زمینی برای پیش بینی تغییرات آب و هوا، آب و هوا، بهره وری بیولوژیکی و کشاورزی، و جاری شدن سیل و برای انجام مطالعات گسترده ای در علوم زیستی گسترده تر، ارزشمند است. به طور خاص، ذخیره های زمینی انرژی و آب شارهای بین زمین و جو را تعدیل می کنند و در مقیاس های زمانی روزانه، فصلی و بین سال ماندگاری نشان می دهند. علاوه بر این، از آنجا که رطوبت، دما و برف خاک یکپارچه هستند، تعصبات در سطح زمین جبر داده ها و پارامترها به عنوان خطا در نمایندگی این حالت ها در پیش بینی های عددی عملیاتی و مدل های آب و هوایی و سیستم های همسان سازی داده های همراه آنها جمع می شود. این منجر به نادرست تقسیم آب و سطح انرژی، و از این رو پیش بینی های نادرست منجر می شود. اگر زمینه های سطح زمین در سطح جهانی، با وضوح مکانی بالا و در زمان تقریباً واقعی قابل اطمینان و در دسترس باشند، مجدداً در حالت های سطح زمین این مشکل را حل می کند.

استفاده از مدل های ماهیانه ژئوپتانسیل GRACE همواره با محدودیت هایی همراه است به طوریکه استفاده مستقیم از آن ها به ویژه در مناطق کوچکتر و در کاربردهایی مثل زیر نظر گرفتن چرخه هیدرولوژیکی که به دقت بیشتری در برآورد نمودن سیگنال های موردنظر, نیاز دارد، ما را با مشکلاتی رو به رو می نماید.به علت ارتفاع ماهواره، ضرایب پتانسیل از درجه و مرتبه بالا در مدل ژئوپتانسیل GRACE  دارای دقت پایینی هستند. گاهی مدل های هیدرولوژی برای تعین مرز فرکانسی جداکننده سیگنال ها از نویزها مورد استفاده قرار میگیرد.

داده های مدل هیدرولوژی زمین Noa 2.7.1 در سیستم جهانی جذب داده زمین (GLDAS). سیستم GLDAS در مقاله توسط رودل و همکاران (2004) شرح داده شده است. داده های ورودی برای پردازش ما از مرکز پرواز فضایی Goddard DISC بارگیری شد. داده های نقشه برداری موجود در اینجا محتوای کل آب یکپارچه است که با جمع آوری لایه ها از خروجی GLDAS بدست می آید:

"ضخامت معادل آب" چیست؟

تغییرات ماهانه مشاهده شده در گرانش ناشی از تغییرات ماهانه جرم است. می توان تصور کرد که تغییرات جرم در یک لایه بسیار نازک از ضخامت آب در نزدیکی سطح زمین متمرکز شده باشد (به عنوان مثال در یک لایه به ضخامت چندین کیلومتر). در حقیقت، بیشتر تغییرات جاذبه ماهانه در واقع به دلیل تغییر در ذخیره آب در مخازن هیدرولوژیکی، با حرکت توده های یخی اقیانوس، جو و خشکی و تبادلات جرمی بین این محفظه های سیستم زمین است. میزان عمودی آنها در سانتی متر با ضخامت آب معادل، بسیار کوچکتر از شعاع زمین یا مقیاس های افقی تغییرات، اندازه گیری می شود که به کیلومتر اندازه گیری می شوند. برخی از تغییرات گرانش ناشی از توزیع مجدد جرم در زمین 'جامد' است، مانند آنهایی که به دنبال یک زمین لرزه بزرگ رخ داده اند، یا آنهایی که به دلیل تنظیم ایزواستاتیک یخبندان ایجاد می شوند. در این موارد، تفسیر تغییرات گرانش از نظر "ضخامت معادل آب" صحیح نیست، حتی اگر محاسبه این مقدار هنوز هم امکان پذیر باشد (به عنوان مثال، با حذف اثرات جامد زمین برای جداسازی تغییرات جرم مربوط به آب).

ظرفیت ذخیره آب زمینی و پتانسیل سیل با استفاده از GRACE

پیش بینی سیل طولانی مدت در ایالات متحده منجر به خسارات ناشی از طغیان داخلی 133 نفر و 4 میلیارد دلار خسارت دارایی در یک سال به به طور متوسط ​​می تواند تلفات مربوط به سیل را به حداقل برساند، اما نیاز به اطلاعات دقیق در مورد وضعیت هیدرولوژیکی کل حوضه رودخانه، ذخیره کل آب. متأسفانه به دست آوردن چنین اندازه گیری های جامعی با شبکه های هیدرولوژیکی موجود دشوار است.

شاخص خشکسالی آب زیرزمینی کم عمق بر اساس مشاهدات ذخیره آب زمینی حاصل از داده های ماهواره GRACE و با مشاهدات دیگر، با استفاده از یک مدل عددی از فرایندهای آب سطح زمین و انرژی، یکپارچه شده است. شاخص های خشکسالی شرایط مرطوب یا خشک فعلی را توصیف می کنند، که به صورت صدک نشان داده می شود و احتمال وقوع را در دوره ثبت از سال 1948 تا کنون نشان می دهد، با مقادیر پایین تر (رنگ های گرم) به معنی خشک تر از حد نرمال و مقادیر بالاتر (آبی) به معنای مرطوب تر است از حد طبیعی برای اطلاعات بیشتر، لطفاً به اینجا مراجعه کنید.

پروژه gravity recovery and climate experiment یا به اختصار GRACE, یکی از ماموریت های ماهواره ای که به منظور تعیین میدان جاذبی زمین طراحی شده است, با کار مشترک میان NASA  و DLR ساخته شده و در ۱۷ مارچ ۲۰۰۲ ایستگاه پلستیک در روسیه به فضا پرتاب شده است.

هدف اولیه از این ماموریت ,در یک دوره زمانی ۵ ساله , به دست آوردن مدل های جهانی میدان پتانسیل جاذبی زمین یا ژئوپتانسیل و تغییرات آن در طول زمان می باشد, چنین مدل هایی میتوانند ورودی مورد نیاز برای علومی چون: اقیانوس شناسی , اب شناسی , یخ شناسی و پوسته جامد زمین را تامین نمایند. دومین هدف از ماموریت ماهواره ای GRACE مطالعه اتمسفر زمین از طریق تکنیکی به نام GPS limb sounding  می باشد؛ دانشمندان با استفاده ازاین تکنیک که به occultation معروف است؛ میزان شکسته شدن امواج GPS  را به دلیل عبور از لایه های اتمسفر و یونسفر ؛تعیین نموده و سپس با دو پارامتر TEC و اندکس شکست تولید شده از این لایه ها به پروفیل های اتمسفری چون فشار, دما و رطوبت دست می یابند.

تغییرات گرانش مورد مطالعه توسط GRACE برای تعیین ذخیره آب زیرزمینی در توده های زمین استفاده می شود. با مقایسه داده های اخیر با میانگین در طول زمان، دانشمندان می توانند یک نقشه ناهنجاری تولید کنند تا ببینند ذخیره آب زیرزمینی در کجا تخلیه یا افزایش یافته است. نواحی رنگی زرد مناطقی را نشان می دهد که آبهای زیرزمینی کاهش یافته است و مناطقی که رنگ آبی دارند سطح آبهای زیرزمینی افزایش یافته است. توجه داشته باشید که کاهش قابل توجهی در ذخیره آب زیرزمینی در بیشتر مناطق کالیفرنیا و تا سواحل آمریکای شمالی به آلاسکا وجود دارد.

ناسا، دانشگاه نبراسکا نقشه های جدید آبهای زیرزمینی جهانی و پیش بینی های خشکسالی ایالات متحده را منتشر کردند. داده های ماهواره ای در مورد حرکت آب بر روی زمین به بهبود دقت نقشه ها و پیش بینی های رطوبت کمک می کند. محققان ناسا نقشه های جهانی هفتگی مبتنی بر ماهواره و رطوبت خاک و شرایط رطوبت آب های زیرزمینی و پیش بینی های یک تا سه ماهه ایالات متحده از هر محصول را تهیه کرده اند. در حالی که نقشه های شرایط خشک / مرطوب فعلی ایالات متحده از سال 2012 در دسترس است، این اولین جدول زمانی است که در سطح جهان در دسترس است.

مدل سازی رایانه ای در زمینه منابع آب سابقه طولانی دارد. بسیاری از مدلهای پیچیده با کدر بودن و بیش از حد بلند پروازانه در تلاش برای "بهینه سازی" راه حل های مشکلات زندگی واقعی، دچار مشکل شده اند. تجربه نشان می دهد که بهترین روش ساخت ابزاری ساده و انعطاف پذیر برای کمک به کاربر مدل است اما جایگزین آن نیست. WEAP نمایانگر نسل جدیدی از نرم افزار برنامه ریزی آب است که با بهره گیری از توانمندی رایانه های شخصی امروزی، به متخصصان آب در همه جا امکان دسترسی به ابزارهای مناسب را می دهد.

با استفاده از اصل اساسی حسابداری تعادل آب، WEAP در سیستم های شهری و کشاورزی، زیرحوضه های منفرد یا سیستم های پیچیده رودخانه قابل استفاده است. علاوه بر این، WEAP می تواند طیف گسترده ای از مسائل، به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل تقاضای بخشی، صرفه جویی در مصرف آب، حقوق و اولویت های تخصیص آب، شبیه سازی آب زیرزمینی و جریان جریان، عملیات مخزن، تولید برق آبی و تقاضای انرژی، ردیابی آلودگی، الزامات اکوسیستم و مزایای پروژه را برطرف کند.

شما می دانید که امروزه علوم آب با وجود انبوهی از نرم افزارها به یک علم توانمند در پیش بینی و سناریوسازی مسائل و چالش های مهندسی تبدیل شده است. آنچنان که سطح داده های پایه محدود کننده توانایی یک کارشناس آب است و نه ابزار حسابگری همچون نرم افزارها... ما به دنبال نرم افزارهای رایگان منابع آب مختلف بوده ایم، اسناد آنها را بررسی کرده و مزایا و کمبودهای آنها را برای بدست آوردن این لیست برتر تجزیه و تحلیل کرده ایم. اما باید همواره بیاد داشته باشید که در علوم محیطی، انتخاب یک نرم افزار خوب، کاملا وابسته به اهداف، دسترسی به داده و توانایی های شما نیز می باشد. ممکن است نرم افزارهایی باشند که برای برخی مسائل محلی توانمند بوده و در لیست زیر نباشند.

نرم افزار یک ابزار فناوری است و از طریق تاریخ بشر، جدیدترین فناوری باعث شده است که مهارت های شناختی ما تغییر کند و هوش ما رشد کند. متخصصان منابع آب با استفاده گسترده از نرم افزار و رایانه با شبیه سازی عددی جریان سطح، جریان آب زیرزمینی، تعامل با محیط و پیش بینی تأثیرات آینده سروکار دارند. از نظر ما، نیاز به متخصصانی وجود دارد که بتوانند با انواع مختلفی از کدهای نرم افزاری و برنامه نویسی برای توسعه ارزیابی های جامع از شرایط فعلی و آینده منابع آب، مقابله کنند.

آیا برای اجرای مدل MODFLOW یا MODFLOW-USG خود نیاز به استفاده از چندین پردازنده دارید؟ استفاده از چندین پردازنده می تواند زمان پردازش مدل را تسریع کند. به منظور استفاده از پردازنده های متعدد برای MODFLOW در GMS، حل کننده SAMG ابزار لازم برای این کار را فراهم می کند.

حل SAMG توسط موسسه Fraunhofer برای الگوریتم ها و محاسبات علمی (SCAI) ساخته شده است. این شامل یک کتابخانه از زیرروالها برای حل بسیار کارآمد سیستم های خطی بزرگ معادلات با ماتریس های پراکنده است. SAMG از لحاظ مقیاس پذیری از نظر عددی تقریباً بدون قید و شرط دارای یک مزیت است. این بدان معنی است که هزینه محاسباتی با استفاده از SAMG به طور خطی به تعداد ناشناخته ها بستگی دارد.

آیا شما یک مدل ارتفاع دیجیتال (DEM) دارید که دارای ارتفاعاتی است که باید تنظیم شود؟ ویرایش ارتفاعات DEM ممکن است گاهی اوقات دشوار باشد. با این حال، با WMS می توانید با استفاده از چندین ابزار WMS برای ویرایش DEM، ارتفاع پرونده های DEM را ویرایش کنید.

مجموعه داده ها در پورتال سیل و خشکسالی

در وبلاگ قبلی خود، من به طور خلاصه پورتال سیل و خشکسالی (www.flooddroughtmonitor.com) را معرفی کردم و نشان دادم که این پورتال دارای ابزاری است که می تواند بصورت جداگانه یا جمعی برای ادغام اطلاعات در مورد سیل و خشکسالی و احتمالاً اقلیمی استفاده شود. سناریوها برای برنامه ریزی. داده ها و ابزار اطلاعاتی (برنامه) نزدیک به داده های ماهواره ای مبتنی بر زمان واقعی، پیش بینی شرایط آب و هوایی با فواصل متوسط ​​و متوسط ​​، پیش بینی تغییرات آب و هوا و انواع مختلف داده ها و اطلاعات مربوط به حوضه و برنامه ریزی محلی را فراهم می کند (به پیوند دادن اطلاعات مربوط به سیلاب و خشکسالی با ایمنی آب مراجعه کنید. برنامه ریزی: قسمت 1).

یک سؤال بزرگ وقتی پیش آمد که در دوران مدرن یا در 5 سال گذشته با مدل سازی عددی سر و کار داشته باشیم، و این سؤال این است که مهارت های برنامه نویسی باید در یک هیدروژئولوژیست - مدل ساز عددی چقدر وجود داشته باشد؟ این سؤال بالاتر از این سؤال است: آیا یک متخصص هیدروژنولوژیست - باید به هر زبانی برنامه نویسی کد تولید کند؟

هر گونه ارائه در مورد مدیریت توزیع آب می تواند با نمودار های مناسب بهبود یابد. CityWater تعدادی طرح مختلف دارد که از طریق نماد نقشه در صفحه مشاهده نقشه قابل دسترسی است که توسط شما می تواند برای تجسم اطلاعات موجود در هر یک از پروژه های خود استفاده کند. این نمودار ها می توانند در گزارش ها یا ارائه ها مورد استفاده قرار گیرند تا به دیگران در درک جزئیات و اطلاعات خاص مبتنی بر زمان موردنیاز برای اشتراک گذاری، کمک کنند.

مدل SMS به استفاده از HY-8 اجازه می دهد تا در مدل های SRH-2D نقاط ضعف ایجاد کند. HY-8 برای مدل سازی پروفایل های خلفی ایجاد شد. هنگامی که SRH-2D در حال توسعه بود، شرایط مرزی ساختار اجازه می داد تا منحنی های HY-8 به SRH-2D متصل شوند. این کار با استفاده از پیام کوتاه برای استفاده از ابزارهای قوی تر HY-8 در هنگام طراحی بستر امکان پذیر است.

دارایی های مدل با جزئیات بیشتر

مدل داده های شبکه ابزار به گونه ای طراحی شده است که بازیابی سریع و کارآمد داده را حتی با مجموعه داده های بزرگ که حاوی بازنمایی های بسیار دقیقی از دارایی ها در دنیای واقعی هستند فراهم کند.

با استفاده از شبکه ابزار ArcGIS، ابزارهای ارتباطی می توانند ارتباط بین ویژگی هایی که از نظر هندسی به طور همسان هستند و همچنین ویژگی هایی که از یکدیگر جبران می شوند، مدل سازی کنند. این اتصالات بین ویژگیهای افست امکان قرارگیری ویژگی بهینه را برای اهداف نمایش امکان پذیر می کند. این کار همچنین امکان اتصال ویژگی هایی که در مجاورت هستند وجود ندارد اما در ضمن لوله ای از طول لوله ها مانند ویژگی های مجاور در یک مونتاژ دریچه وجود ندارد.

مزایای استفاده از شبکه

با استفاده از شبکه ابزار، ابزارهای اقتصادی می توانند دارایی های سازمان خود را مدل سازی، ویرایش و تجزیه و تحلیل کنند. قابلیت های شبکه ابزار از یک معماری مبتنی بر خدمات پشتیبانی می کند که داده های موجود در هر دستگاه یا برنامه وب را در دسترس قرار می دهد.

شبکه ابزار ابزار تحلیلی ارائه می دهد که به ابزارهای اطلاعاتی عملی می دهد تا بهینه سازی سیستم ها، کاهش هزینه ها و همچنین امکان مواجهه با فعالیت های کمتری حتی در مواجهه با زیرساخت های پیری انجام شود.