Herramienta para simular el clima y los efectos del tiempo

Estoy buscando una herramienta que pueda usarse para crear mundos con un clima y una superficie realistas (= físicamente plausibles) dada la forma general del terreno, o que al menos pueda ayudar en esa tarea.

Mi flujo de trabajo ideal sería proporcionar los siguientes datos como entrada:

  • Forma del terreno mundial (quizás algo así como un campo de altura)
  • Nivel del mar y quizás otras grandes masas de agua.
  • Propiedades generales del planeta y la atmósfera

El resultado sería una distribución de tipos de terreno, como desiertos (calientes y helados) y ríos, con bosques o llanuras como bonificación. Algunos mapas generales del clima o del tiempo también serían bienvenidos.

Por supuesto, las herramientas que siguen la misma idea pero con un conjunto ligeramente diferente de entradas/salidas también están bien.

No tendría que ser calidad de producción; la funcionalidad incompleta o la operación semiautomática (es decir, se requiere asistencia del usuario) es perfectamente aceptable. Parece algo que sería un gran tema de tesis de licenciatura/maestría, por lo que el código académico está bien.

Realmente no estoy restringido a un sistema operativo específico (para eso están las máquinas virtuales y los Live CD). Mi sistema principal es Windows, por lo que el soporte para eso es una ventaja, pero definitivamente no es obligatorio.

Espero que los requisitos sean lo suficientemente específicos según esta metapregunta sobre preguntas de recomendación . Si no es así, indique lo que falta y con gusto lo aclararé.

Respuestas (1)

Según sus requisitos, podemos generar un planeta realista a partir de:

  • Campo de altura
  • Mesa de agua
  • Relaciones químicas y otros coeficientes

GIMP/Photoshop en realidad puede realizar todas las transformaciones necesarias de ese conjunto de datos utilizando filtros incorporados, si está dispuesto a renunciar un poco a la precisión. Simplemente piense en las conexiones que desea modelar. El que no puede modelar, puede escribir o usar otro software (un ejemplo es medir la insolación. No conozco una forma en GIMP estándar para hacer un mapa de sombras a partir de un mapa de altura. QGIS puede hacer esto automáticamente para tú pensabas).

La gran serie de preguntas de TimB sobre la construcción de mundos probablemente terminará cubriendo más de lo que te gustaría modelar, pero:

  • Mapa de altura: esto le brinda prácticamente todo lo que necesita. Especialmente si se rellena con canales de erosión para ríos, fallas y una capa freática.
  • Mapa de calor: Necesario pero difícil si no lo quieres acoplar con todo firmemente.
  • Shadow Map: Lo vas a necesitar para el calor.
  • Tabla de agua/mapa de humedad: esto va a impulsar la fertilidad, la erosión, la lluvia, mucho .
  • Mapa de viento: esto es en realidad una salida de los otros mapas mezclados.
  • Mapa de suelo: tipo, grosor, etc. Estos son importantes para la contaminación y la humedad y otras cosas.

En general, el desenfoque gaussiano se debe a los efectos de dispersión y sangrado (es la solución al calor).

Los gradientes se utilizan para establecer constantes (insolación, etc.)

Promediar y difuminar puede mezclar múltiples estaciones y años en un clima general a pesar del flujo periódico.

Difuminar en una dirección (NO desenfoque direccional porque eso también va frente a la montaña) puede darte efectos de sombra de lluvia.

Un mapa de Dijkstra/Transformación de distancia/Grassfire/Solución Eikonal/etc. puede obtener cosas extrañas como la distancia alrededor de una montaña o la distancia al conjunto de _____ más cercano.

Supongo que ya tenemos un mapa de altura. Si no lo hacemos, Regiones de Voronoi/Vidrieras/Murales/Efectos de adoquines nos darán regiones segmentadas. Las cuencas reales son simplemente regiones de Voronoi asignadas a cadenas montañosas y anidadas fractalmente unas dentro de otras. Para obtener el aspecto arrugado del movimiento real de la placa, necesitaría mapas de distorsión/desplazamiento/vidrio.

La erosión pluvial primaria se puede modelar arrojando ruido aleatorio escalado por la intensidad de la humedad, etc.

El tallado de ríos y un montón de otras cosas se pueden modelar utilizando las primeras derivadas de sus mapas (que es el gradiente).

etc.

Se mencionó QGIS y va con GRASS GIS y muchos otros GIS de código abierto. No hace mucho en este sentido, pero puede interactuar con R. Así que probablemente haya un programa para todo lo que se te ocurra y otro que no.

Si no está de humor para codificar algo desde cero pero sabe cómo ejecutar un compilador, puede intentar hacer búsquedas de Fortran , Astrofísica y Geo, etc. como la mayor parte de la física se ha mantenido igual, todos los buenos programas son código antiguo de la Universidad.

Blender y Rhino (¿y Houdini?) se pueden usar de manera similar a GIMP/Photoshop pero con mayor efecto. (Omitimos algunos errores cuando pasamos de una representación plana a un globo terráqueo. También podemos simplemente hacer algunas cosas como colocar el sol y modelar una órbita elíptica).

Aparentemente, EdGCM fue desarrollado como una herramienta de modelado climático educativa pero completamente funcional por la NASA (supuestamente tampoco mata su computadora como cualquier otro software de modelado climático más nuevo).

Gocad se ve increíble aunque no lo he probado.

La historia corta es: he recorrido este camino antes y nunca me he sentido satisfecho con nada (a mano/por-software/por-cosas-de-propósito-especial), así que ahora estoy en el roll-your-own acampar. Si no codifica, eso se traduce en una gran cantidad de tediosas compras de fotos. A ver si alguien tiene una buena solución...