نواة لنمذجة المحيطات الأوروبية

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يُعدّ برنامج "نيمو" ( NEMO )، وهو برنامج نمذجة عددية، إطارًا يُستخدم في البحث والتنبؤ في علوم المحيطات والمناخ . ويتيح البرنامج محاكاة ديناميكيات المحيطات ، والجليد البحري ، والكيمياء الحيوية البحرية على نطاق واسع من المقاييس المكانية والزمانية. ويُستخدم "نيمو" على نطاق واسع في أوروبا وعلى الصعيد الدولي في تطبيقات تشمل البحوث الأساسية في مجال المحيطات، ودراسات المناخ ، وعلم المحيطات التطبيقي ، والتنبؤات الموسمية، وتوقعات المناخ .

تتكون المنصة من ثلاثة مكونات رئيسية: NEMO-OCE [ 1 ] ، الذي يحاكي ديناميكيات وديناميكا حرارة دوران المحيط ؛ NEMO-SI3 [ 2 ] ، الذي يحاكي ديناميكيات وديناميكا حرارة الجليد البحري ؛ وNEMO-TOP-PISCES [ 3 ] ، الذي ينمذج العمليات البيوجيوكيميائية البحرية .

التوزيع والتطوير

يتم توزيع برنامج NEMO مجانًا عبر منصة NEMO forge بموجب ترخيص CeCILL . يتضمن التوزيع النموذج العددي (حوالي 300,000 سطر من التعليمات البرمجية)، والأدلة العلمية ذات الإصدارات مع معرفات DOI المخصصة التي تصف الأسس النظرية للنموذج، ودليل المستخدم الذي يغطي التثبيت وحالات الاختبار والوظائف المتقدمة [ 4 ] .

تُدار عملية تطوير NEMO باستخدام نظام تحكم في الإصدارات مُستضاف على GitLab (منصة NEMO)، مما يُتيح الوصول العام إلى فروع التطوير وخطط العمل وتتبع المشكلات. ويُستخدم التكامل المستمر القائم على الاختبارات الآلية لضمان جودة الكود ومتانته. عادةً ما تُدعم الإصدارات الرئيسية لمدة تتراوح بين أربع وست سنوات، مع إصدار تحديثات فرعية كل ثلاثة إلى ستة أشهر. وتُرفق ملاحظات إصدار مُفصّلة بكل إصدار [ 5 ] . يُمكن للمستخدمين التواصل مع مطوري NEMO عبر منتدى NEMO.

التنظيم والحوكمة

يتولى تنسيق عملية التطوير اتحاد أوروبي يضم مؤسسات من فرنسا (المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي - معهد البحوث من أجل التنمية - جامعة ستاتن ومعهد ميركاتور للمحيطات)، وإيطاليا (مركز علوم البحار )، والمملكة المتحدة ( مكتب الأرصاد الجوية البريطاني والمركز الوطني للأرصاد الجوية ) [ 6 ] . ويُساهم في هذا التطوير فريقٌ يضم حوالي 30 مطورًا، معظمهم من مؤسسات الاتحاد، أي ما يعادل حوالي 10 موظفين بدوام كامل. ويتولى مدير مشروع NEMO تنسيق فريق النظام، ويتلقى المشورة من القائد العلمي [ 7 ] . وتُرشّح كل مؤسسة شريكة مسؤولًا من NEMO لإدارة مساهمات فرقها. ويُشترط على أي مؤسسة ترغب في الانضمام إلى الاتحاد الالتزام بتخصيص ما لا يقل عن سنة عمل كاملة سنويًا لجهود التطوير الأساسية لفريق نظام NEMO.

يُحدد التحالف استراتيجية تطوير طويلة الأجل كل خمس سنوات (آخرها للفترة 2023-2027) [ 8 ] . ويتولى فريق نظام NEMO تنفيذ هذه الاستراتيجية من خلال خطط عمل سنوية [ 9 ] ، بالإضافة إلى مساهمات من فرق عمل متخصصة [ 10 ] . وتهدف هذه الفرق إلى توجيه أولويات التطوير ضمن مجالات علمية وتقنية محددة، وتنسيق عمليات التطوير التي تُستقى من مصادر خارجية غير فريق النظام. وتشرف لجنة المطورين، برئاسة رئيسها، على سير عمل فرق العمل ومساهمتها في التقدم العلمي والتقني لمشروع NEMO.

تتولى اللجنة الاستشارية العلمية مهمة تقديم مراجعة موضوعية وتعليقات لضمان بقاء نموذج NEMO نموذجًا متطورًا للمحيطات. ويتم استشارة هذه المجموعة كل 3 إلى 5 سنوات لتقديم المشورة بشأن الاستراتيجية، وتعزيز التعاون الدولي.

تتفق اللجنة التوجيهية على المهام الواردة في خطة العمل السنوية لفريق نظام NEMO، وتسعى إلى إيجاد فرص التمويل، وهي مسؤولة عن توفير موارد الموظفين لفريق النظام.

في فرنسا، تم الاعتراف بـ NEMO منذ عام 2004 من قبل المعهد الوطني لعلوم الكون كقانون مجتمعي وطني ("outil national, code communautaire").

التطبيقات العلمية

يدعم برنامج NEMO نطاقًا واسعًا من الأبحاث العلمية عبر مستويات مكانية وزمنية متعددة، بدءًا من البيئات العالمية وصولًا إلى البيئات الساحلية، ومن المناخ القديم إلى التقلبات اليومية، ومن عمليات المحاكاة منخفضة الدقة إلى عالية الدقة. وكشف استطلاع رأي نُشر عبر النشرة الإخبارية لبرنامج NEMO في عام 2024 أن 149 فريقًا من 89 مؤسسة في 34 دولة يستخدمون برنامج NEMO، ويُستشهد به صراحةً في أكثر من 120 منشورًا سنويًا [ 11 ] .

يمكن تصنيف تطبيقاتها إلى ثلاثة مجالات رئيسية:

علم المحيطات الأساسي

تشمل مواضيع البحث دوران المحيطات (مثل تيارات الحدود الغربية، وديناميات خط الاستواء، والارتفاع الساحلي)، والدوران الحراري الملحي وعمليات المحيطات العميقة، وتقلبات المحيطات العليا والتفاعلات بين الهواء والبحر، وعمليات المحيطات القطبية بما في ذلك ديناميات الجليد البحري، والدورات البيوجيوكيميائية البحرية مثل دورة الكربون والمغذيات.

دراسات المناخ

يُستخدم نموذج NEMO لدراسة التغيرات المناخية العالمية والإقليمية على مدى فترات زمنية تتراوح من اليومية إلى عدة قرون. ويساهم في فهم نقل وتخزين الحرارة في المحيطات، وتفاعلاتها مع الغلاف الجوي والغلاف الجليدي، وعمليات تغير المناخ. كما يُستخدم في مشاريع المقارنة البينية مثل CMIP وOMIP وSIMIP.

علم المحيطات التطبيقي

تشمل التطبيقات دمج البيانات، وأنظمة التنبؤ التشغيلية للمحيطات، والتنبؤات الجوية قصيرة إلى متوسطة المدى. وتستخدم شركة ميركاتور أوشن نظام NEMO للتحقق من صحة نموذجها الرقمي للمحيط.

المشاركة المجتمعية

يتم التواصل مع مجتمع المستخدمين عبر موقع إلكتروني ونشرة إخبارية، بالإضافة إلى منتدى دعم قائم على منصة ديسكورس. ويتم التفاعل السنوي مع المستخدمين خلال جلسة مخصصة في ورشة عمل دراكار، تتضمن عروضًا للتطورات الجديدة، ومناقشة الخطط المستقبلية، وجلسات أسئلة وأجوبة.

منذ عام 2025، قدمت مبادرة "حديقة حيوانات نيمو" [ 12 ] مجموعة من الدروس التعليمية والعروض التوضيحية المستندة إلى نماذج مرجعية وحالات اختبار. صُممت هذه المواد للمستخدمين من مختلف المستويات (مع التركيز بشكل خاص على المبتدئين)، وتهدف إلى تسهيل عملية التعلم.

لتسهيل مساهمات المطورين من خارج فريق نظام NEMO في كتابة الكود، يتم توفير نسخة مُعدّلة (مرآة) [ 13 ] من مشروع NEMO الرئيسي، بالإضافة إلى إرشادات للمطورين الخارجيين حول قواعد البرمجة والاختبار. إذا تم قبول هذا التطوير في مشروع NEMO الرئيسي، تتم دعوة المطور للمشاركة كمؤلف مشارك في كتاب NEMO للإصدار اللاحق.

التطورات العلمية والتقنية الحديثة

أدخل الإصدار 5.0 من برنامج NEMO، الذي صدر عام 2025، العديد من التطورات الرئيسية [ 14 ] . فقد تحسّن الأداء الحسابي بشكل ملحوظ من خلال التحسينات واعتماد مخطط رونج-كوتا الزمني من الدرجة الثالثة. وباستخدام هذا الإصدار، أصبح من الممكن تقليل الخطوة الزمنية للتكوين إلى النصف، وبالتالي مضاعفة سرعة التنفيذ [ 15 ] . وقد أُجريت هذه التحسينات بهدف خفض التكاليف الحسابية وتقليل الأثر البيئي لعمليات المحاكاة واسعة النطاق.

يُقدّم الإصدار 5.0 من NEMO الدعم لأول مرة لبنى الحوسبة الناشئة من خلال دمج مكتبة PSyclone [ 16 ] ، مما يُتيح تحويل الشفرة وتحسينها للأنظمة القائمة على وحدات معالجة الرسومات (GPU). لا يزال هذا التطوير في مراحله الأولى، ولكن الهدف هو التوافق مع منصات الحوسبة فائقة السرعة (Exascale).

يتضمن الإصدار الخامس أيضًا تحديثات لتمثيل العمليات الفيزيائية والكيميائية الحيوية. وتشمل هذه التحديثات تحسينات في معلمات الدوامات المحيطية متوسطة الحجم، وتمثيلًا مُحسَّنًا للاضطرابات صغيرة النطاق، وتحسينات في عمليات الجليد البحري مثل نقل الملح والاحتكاك السطحي، وتمثيلًا متعدد الأطياف لاختراق الضوء في المحيط [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] . مع هذا الإصدار، يُمكن تشغيل شبكتين متطابقتين بالتوازي باستخدام تحسين شبكة AGRIF.

التكوينات

يُوزَّع برنامج NEMO مع مجموعة من الإعدادات المرجعية التي تُستخدم كأمثلة للمستخدمين وأدوات للتحقق من صحة البرامج للمطورين. تُستخدم هذه الإعدادات لاختبار وتطوير البرامج، غالبًا من خلال إطار عمل اختبار SETTE. تشمل أمثلة الإعدادات المرجعية: AGRIF_DEMO، وAMM12، وC1D_PAPA، وGYRE_PISCES، وORCA2_ICE_PISCES، وORCA2_OFF_PISCES، وORCA2_SAS_ICE، وWED025 [ 20 ] . بالإضافة إلى ذلك، تُوفَّر إعدادات "حالات اختبار" مُبسَّطة لتقييم ميزات نموذجية مُحدَّدة [ 21 ] . تتوفر دروس تعليمية وأدلة خطوة بخطوة لتثبيت وتشغيل إعدادات مُختارة من خلال NEMO Zoo [ 12 ] .

تستخدم التكوينات العالمية شبكات ORCA ثلاثية الأقطاب، مما يسمح بتغطية كامل النطاق المحيطي دون نقاط تفرد. تحتوي الشبكة المكونة من خطوط الطول والعرض على نقطتي تفرد: القطب الشمالي والقطب الجنوبي. بالقرب من هاتين النقطتين، يميل حجم الشبكة إلى الصفر، مما يجعل استخدام معادلات النمذجة صعبًا. للتغلب على هذه المشكلة، يتم وضع أقطاب شبكات ORCA على الكرة الأرضية بحيث تقع على القارات. بما أن القطب الجنوبي يقع في قارة أنتاركتيكا، فلا حاجة لتعديل الشبكة القياسية، بينما يتم استبدال القطب الشمالي، الواقع في المحيط المتجمد الشمالي، بنقطتين تقع إحداهما في أمريكا الشمالية والأخرى في سيبيريا. تتوفر شبكة ORCA بدقة أفقية مختلفة تتراوح من حوالي درجتين إلى 1/12 درجة.

مراجع

  1. ^ ماديك، جورفان. بيل، مايك؛ بنشيلة، رشيد؛ بليكر، آدم. بودرالي بادي، رومان؛ بريكاد، كليمان؛ بروسيافيري، دييغو؛ كارنيرو، ديفي؛ كاستريلو، ميغيل؛ كالفرت، دالي. شانوت، جيروم. كليمنتي، إيمانويلا؛ الجبان، أندرو؛ لافيرني، كازيمير دي؛ دوبريتش، سردان. "الدليل المرجعي لمحرك المحيط NEMO" . زينودو . دوى : 10.5281/زينودو.19206664 . مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 2026-06-07.
  2. ^ فانكوبينول، م. روسيت، C .؛ بلوكلي، إي. أكسينوف، ي.؛ فيلثام، د.؛ فيشيفيت، T.؛ جاريك، G.؛ غيماس، V.؛ إيوفينو، د.؛ كيلي، س. ماديك، ج.؛ ماسونيت، ف. ريدلي، جيف. شرودر، د.؛ تيتشه، إس. "SI3، محرك الجليد البحري نيمو" . زينودو . دوى : 10.5281/زينودو.7534900 . مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 2026-06-05.
  3. ↑ مجموعة عمل NEMO TOP. "TOP - أدوات التتبع في نموذج المحيط - محرك أدوات التتبع NEMO" . Zenodo . doi : 10.5281/zenodo.1471700 . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2026-07-01.
  4. ↑ "المكونات الأساسية - وثائق إصدار NEMO 5.0.0" . sites.nemo-ocean.io . تم ​​الاطلاع عليه بتاريخ 2026-07-06 .
  5. ↑ "الإصدارات · مساحة عمل نيمو / نيمو · جيت لاب" . جيت لاب . تم الاسترجاع في 2026-07-06 .
  6. ↑ "اتفاقية اتحاد نيمو · ويكي · مساحة عمل نيمو / نيمو · جيت لاب" . جيت لاب . تم الاسترجاع في 2026-07-06 .
  7. ↑ "فريق النظام، مجموعة المطورين المسؤولة عن مرجع NEMO المشترك" . www.nemo-ocean.eu . تاريخ الاسترجاع: 2026-07-06 .
  8. ↑ اتحاد نيمو. "استراتيجية تطوير نيمو 2023-2027" . زينودو . doi : 10.5281/zenodo.19206591 . مؤرشف من الأصل بتاريخ 19 مايو 2026.
  9. ↑ "خطط العمل السنوية · ويكي · مساحة عمل نيمو / نيمو · جيت لاب" . جيت لاب . تم الاسترجاع في 2026-07-06 .
  10. ↑ "مجموعات عمل نيمو (WGs) · ويكي · مساحة عمل نيمو / نيمو · جيت لاب" . جيت لاب . تم الاسترجاع في 2026-07-06 .
  11. ↑ "زوتيرو | مساعدك الشخصي في البحث" . www.zotero.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2026-07-06 .
  12. 1 2 "حديقة حيوانات نيمو: عروض توضيحية ودروس تعليمية" . www.nemo-ocean.eu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2026-07-06 .
  13. ↑ "المساهمون الخارجيون · GitLab" . GitLab . تم الاسترجاع في 2026-07-06 .
  14. ↑ بروتشيافيري، دييغو؛ شابيرو، جورجي آي؛ ووبوس، فريد (2018-10-01). "نظام إحداثيات رأسي متعدد الأغلفة للنمذجة العددية للمحيطات". ديناميات المحيطات . 68 (10): 1239-1258 . doi : 10.1007/s10236-018-1189-x . ISSN 1616-7228 . 
  15. ↑ "تحسين الكفاءة باستخدام نظام زمني جديد في برنامج NEMO: خوارزمية رونج-كوتا من الدرجة الثالثة | مركز أبحاث الحوسبة المتقدمة الأمريكي" . usclivar.org . تاريخ الاسترجاع: 2026-07-06 .
  16. ↑ stfc/PSyclone ، مجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا التابع لمؤسسة UKRI، 3 يوليو 2026 ، تاريخ الاطلاع 6 يوليو 2026
  17. ↑ ماك، ج.؛ ماديسون، جيه آر؛ مارشال، دي بي؛ مونداي، دي آر (أكتوبر 2018). "تطبيق نموذج معلمات الدوامات متوسطة النطاق المُستند إلى معلومات هندسية ومُقيد طاقيًا في نموذج دوران المحيط" . مجلة علم المحيطات الفيزيائي . 48 (10): 2363-2382 . doi : 10.1175/JPO-D-18-0017.1 . ISSN 0022-3670 . 
  18. ↑ ماك، ج.؛ مارشال، د.ب.؛ ماديك، ج.؛ ماديسون، ج.ر. (2022). "الحساسية الحادة لدوران المحيطات العالمي ومحتواه الحراري لمقياس زمني لتبدد طاقة الدوامات" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 49 (8) e2021GL097259. doi : 10.1029/2021GL097259 . ISSN 1944-8007 . 
  19. ↑ توماس، م.؛ فانكوبينول، م.؛ فرانس، ج. ل.؛ ستورجيس، و. ت.؛ باكر، د. س. إ.؛ كايزر، ج.؛ فون غلاسو، ر. (فبراير 2020). "قياسات التتبع في الجليد البحري المتنامي تدعم معلمات تصريف الجاذبية الحملية" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: المحيطات . 125 (2). doi : 10.1029/2019JC015791 . ISSN 2169-9275 . 
  20. ↑ "تشغيل إعدادات المرجع - وثائق إصدار NEMO 5.0.0" . sites.nemo-ocean.io . تم ​​الاطلاع عليه بتاريخ 2026-07-06 .
  21. ↑ "استكشف حالات الاختبار - وثائق إصدار NEMO 5.0.0" . sites.nemo-ocean.io . تم ​​الاطلاع عليه بتاريخ 2026-07-06 .