Beräkningsgeofysik

Beräkningsgeofysik är det studieområde som använder alla typer av numeriska beräkningar för att generera och analysera modeller av komplexa geofysiska system. Det kan betraktas som en förlängning, eller delfält, av både beräkningsfysik och geofysik . Under de senaste åren har beräkningskraft, datatillgänglighet och modelleringsförmåga alla förbättrats exponentiellt, vilket gör beräkningsgeofysik till en mer befolkad disciplin. På grund av den stora beräkningsstorleken hos många geofysiska problem, kan högpresterande beräkningar krävas för att hantera analys. Modelleringstillämpningar av beräkningsgeofysik inkluderar atmosfärisk modellering , oceanisk modellering , allmänna cirkulationsmodeller och geologisk modellering . Förutom modellering faller vissa problem inom fjärranalys inom ramen för beräkningsgeofysik som tomografi , omvända problem och 3D-rekonstruktion .

Geofysiska modeller

Genereringen av geofysiska modeller är en nyckelkomponent i beräkningsgeofysiken. Geofysiska modeller definieras som "fysisk-matematiska beskrivningar av tidsmässiga och/eller rumsliga förändringar i viktiga geologiska variabler, som härledda från accepterade lagar, teorier och empiriska samband." Geofysiska modeller används ofta av forskare inom alla miljövetenskapliga discipliner.

Inom klimatvetenskapen är atmosfäriska, oceaniska och allmänna cirkulationsmodeller ett avgörande beredskapsläge för forskare. Även om fjärranalys stadigt har tillhandahållit fler och fler in-situ mätningar av geofysiska variabler, kommer ingenting i närheten av den tidsmässiga och geospatiala upplösningen av data som tillhandahålls av modeller. Även om data kan vara föremål för noggrannhetsproblem på grund av de extrapoleringstekniker som används, är användningen av modellerade data en allmänt accepterad praxis inom klimat- och meteorologiska vetenskaper. Ofta kommer dessa modeller att användas tillsammans med in-situ mätningar.

Några välkända modeller är

1. NCEP/NCAR Reanalysis Project , en atmosfärisk modell
2. Global Forecast System , en numerisk väderprognosmodell
3. HYCOM, en allmän havscirkulationsmodell

Geologiska systemmodeller används ofta i forskning, men har mindre offentlig datatillgänglighet än klimat- och meteorologiska modeller. Det finns ett brett utbud av programvara tillgänglig som möjliggör geomodellering.

Fjärranalys

United States Geological Survey (USGS) definierar fjärranalys som mätning av någon egenskap genom att sända någon typ av strålning på avstånd och mäta den emitterade och reflekterade strålningen. Fjärranalys kan involvera satelliter, kameror och ljudvågemission. Fjärranalys är till sin natur en typ av indirekt mätning, vilket innebär att någon typ av beräkning måste slutföras för att erhålla ett mått på egenskapen av intresse. För vissa applikationer kan dessa beräkningar vara mycket komplexa. Dessutom kan analysen av dessa dataprodukter klassificeras som beräkningsgeofysik.

Studieprogram

I Kanada erbjuds beräkningsgeofysik som en högskoleutbildning i form av en BSc ( Hon.) med co-op vid Carleton University .

På andra håll har Rice University ett Center for Computational Geophysics, medan Princeton University , University of Texas och California Institute of Technology har liknande forskningscentra. Experter, laboratorier, projekt, praktikplatser, grundutbildningsprogram, forskarutbildning och/eller faciliteter i programmet finns vid University of Queensland , Wyoming University , Boston University , Stanford University , Uppsala University , Kansas State University , Kingston University , Australian National University , University of California, San Diego , University of Washington , ETH Zürich , University of Sydney , Appalachian State University , University of Minnesota , University of Tasmania , Bahria University , Boise State University , University of Michigan , University of Oulu , University of Utah , och andra.

Laboratorier

Federala organisationer som studerar eller tillämpar beräkningsgeofysik inkluderar

1. Earth System Research Laboratory vid NOAA
2. Geovetenskapsavdelningen vid NASA

Se även

• Beräkningsvätskedynamik
• Geofysikens historia
• Lista över havscirkulationsmodeller
• Meteorologisk omanalys
• Numerisk väderprognos