Клімат та Довкілля — 3D Симуляції
🌍

Клімат, Екологія та Довкілля

Від парникового ефекту та вуглецевого циклу до динаміки екосистем — вивчайте зміну клімату через симуляції.

6 симуляцій Three.js · Canvas 2D · WebGL Atmosphere · Tectonics · Erosion

Симуляції категорії

Динаміка земної системи — атмосфера, літосфера та біосфера

Клімат — це зв’язана, нелінійна динамічна система з десятками петель зворотного зв’язку. Позитивні зворотні зв’язки (лід-альбедо, водяна пара) посилюють потепління; негативні зворотні зв’язки (випромінювання абсолютно чорного тіла, хмари) стабілізують температуру. Точки неповернення виникають там, де позитивні зворотні зв’язки переважають негативні — це якісна зміна стану системи, яку важко повернути назад.

🌊
★★★ Складна Нова
Ель-Ніньйо – Південна осциляція
Спостерігайте, як тихоокеанський клімат перемикається між Ель-Ніньйо та Ла-Ніньєю за моделлю затриманого осцилятора — термоклін нахиляється, пасати слабшають, а індекс ONI перетинає ±0,5 °C у циклі 2–7 років.
ENSO Затриманий осцилятор Циркуляція Вокера Canvas 2D
🌤️
★★☆ Середнє
Атмосферна конвекція
Конвекційні комірки Релея-Бенара, зумовлені градієнтом температури. Спостерігайте, як гарячі об’єми повітря піднімаються, охолоджуються та опускаються — фундаментальний механізм погоди, океанічної циркуляції та течій у мантії Землі.
WebGL Convection Fluid Dynamics Buoyancy
🌋
★★☆ Середнє
Тектонічні плити
Плити земної кори, розбиті за діаграмою Вороного та зумовлені конвекцією мантії. Спостерігайте, як дивергентні межі розширюють океанічне дно, конвергентні зони занурюються та стикаються, а трансформні розломи зсуваються — усе в геологічному часі.
Three.js Voronoi Plate Tectonics Subduction
🌪️
★★☆ Середнє
Динаміка торнадо
Вихор грози-суперкомірки: теплий приплив зустрічається з обертовою висхідною течією. Налаштовуйте зсув вітру, вертикальний градієнт температури та вологість, щоб запустити або придушити утворення торнадо. Частинки уламків обертаються навколо воронки.
Three.js Vortex Wind Shear Mesocyclone
⛰️
★★☆ Середнє
Рельєф та ерозія
Процедурна карта висот на основі багатошарового шуму Перліна. Симуляція гідравлічної ерозії: вода стікає вниз, переносить осад і відкладає його в долинах. Регульовані опади, швидкість ерозії та розмір рельєфу.
Three.js Perlin Noise Hydraulic Erosion Heightmap
🌡️
★★☆ Середнє
Енергетичний баланс Землі
Нульвимірна модель енергетичного балансу: вхідне сонячне − відбите (альбедо) − вихідне довгохвильове = dT/dt. Додайте вплив CO₂, зворотний зв’язок лід-альбедо і побачте зміщення рівноважної температури. На критичних рівнях парникових газів видно різку точку неповернення.
Canvas 2D EBM Greenhouse Effect Albedo
🔄
★★★ Складне
Вуглецевий цикл
Чотирикамерна модель: атмосфера ↔ океан ↔ біосфера CO₂. Додайте антропогенні викиди і спостерігайте закисленням океану і зворотнім звʹязком вічної мерзлоти.
Canvas 2D Box Model CO₂ Ocean Acidification
🌊
★★☆ Середнє Нове
Підкислення океану
Реальна хімія карбонатів — pH, насиченість арагонітом та відбілення коралів із зростанням CO₂ від 280 до 1000 ppm.
Canvas 2D Хімія карбонатів CO₂

Ключові концепції

Основи науки про земну систему

Модель енергетичного балансу
Вхідне сонячне Sₒ(1−α)/4 = вихідне σT⁴ у рівновазі. α — це альбедо (0,3 для Землі). Парникові гази зменшують вихідне довгохвильове випромінювання → T зростає до нової рівноваги. Чутливість клімату: ~3°C на подвоєння CO₂ з урахуванням зворотних зв’язків. Зворотний зв’язок лід-альбедо — сильний позитивний підсилювач.
Тектоніка плит
Конвекція в мантії тягне жорсткі плити земної кори. Дивергентні межі: розплавлена мантія заповнює щілину → серединно-океанічний хребет. Конвергентні: щільніша океанічна плита занурюється під континентальну → вулканізм. Трансформні: плити ковзають горизонтально → землетруси. Цикл Вілсона: океани відкриваються та закриваються за ~500 млн років.
Гідравлічна ерозія
Вода переносить осад s пропорційно до нахилу × швидкості. Кожна крапля розмиває, коли несуча здатність < ліміту, і відкладає осад, коли її перевищено. Ітерування мільйонів крапель за секунди вирізає реалістичні долини, хребти та алювіальні конуси з пласкої карти висот Перліна.
Атрактор Лоренца та клімат
Лоренц (1963) вивів своє рівняння з 3 змінними зі спрощеної моделі конвекції Релея-Бенара. Дивний атрактор означає: довгострокова статистика клімату передбачувана, але конкретні траєкторії — ні. «Неможливо передбачити погоду більш ніж на два тижні наперед» — це хаос, а не випадковість.

Навчальні ресурси

Статті про науку земної системи та кліматичне моделювання

Стаття Тектонічні плити — як вони рухаються Конвекція мантії, межі плит, зони субдукції та цикл Вілсона, пояснені за допомогою інтерактивних діаграм. → Стаття Шум Перліна та процедурний рельєф Октави, персистентність, лакунарність — створюйте реалістичні карти висот та біомів із багатошарових функцій шуму. → Стаття Енергетичний баланс Землі — фізика клімату Нульвимірна модель енергетичного балансу, закон Стефана-Больцмана, парниковий вплив, зворотний зв’язок альбедо та точки неповернення. →
Усі статті →

Ключові Концепції

Теми та алгоритми, які ви досліджуєте в цій категорії

Парниковий ЕфектПоглинання ІЧ-випромінювання CO₂, H₂O, CH₄
Радіаційний ВпливДисбаланс енергії від зміни парникових газів (Вт/м²)
Океанська Циркуляція (AMOC)Термохалінний конвеєр та перенос тепла
Зворотний Зв'язок АльбедоПозитивні зворотні зв'язки лід-альбедо та хмари-альбедо
Вуглецевий ЦиклРезервуари вуглецю в океані, суші та атмосфері
EBM0D/1D радіаційна модель теплового балансу

🌍 Перевір свої знання про клімат

П'ять швидких запитань для перевірки розуміння кліматичної науки

Вікторина про клімат

Часті Запитання

Поширені запитання про цю категорію симуляцій

Як працює симуляція парникового ефекту?
Вхідне сонячне короткохвильове випромінювання майже безперешкодно проходить через атмосферу. Поверхня Землі поглинає його, нагрівається та випромінює довгохвильове (ІЧ) випромінювання. Молекули парникових газів поглинають і перевипромінюють це ІЧ.
Що таке радіаційний вплив?
Радіаційний вплив (RF) вимірює зміну енергетичного потоку (Вт/м²) на верхній межі атмосфери від зміни кліматичного чинника. МГЕЗК оцінює подвоєння CO₂ як ~3,7 Вт/м².
Як моделюється океанська циркуляція?
Термохалінна циркуляція (AMOC) рухається різницями густини через температуру та солоність. Симуляція моделює це як спрощену ящикову модель з обміном температури та солоності між частинами океану.

Про Симуляції Кліматології

Парниковий ефект, океанічна циркуляція, зворотний зв’язок лід-альбедо та кліматичні моделі

Симуляції кліматології моделюють пов’язані фізичні процеси, що регулюють енергетичний баланс Землі та зумовлюють довготривалі зміни клімату. Моделі енергетичного балансу розв’язують рівняння глобальної середньої температури.

Симуляції зворотного зв’язку лід-альбедо демонструють механізм позитивного зворотного зв’язку, що підсилює полярне потепління: коли лід тане, альбедо зменшується, поглинаючи більше сонячного світла.

Кліматичні симуляції — одні з найважливіших моделей у науці. Глобальні кліматичні моделі (GCM) розв’язують зв’язані рівняння океану та атмосфери для прогнозування майбутніх температур.

Інші категорії