2000 日積分後に自転角速度を変更(2009-09-16)

1. 概要
2. 実験環境
3. 実験設定
4. 結果一覧
5. 参考文献

概要

dcpam5 において水惑星を同期回転 (日射分布が移動しない) 状態に置いた実験を行った.

過去の実験 (2009-08-26) より, 自転角速度によって平衡状態が南北対称であったり南北非対称であったりする ことが示唆された. それらの状態の頑健さを確認する.

具体的には以下の 2 つの実験を行った.

• 地球と同じ自転角速度で 2000 日経過した状態 (ほぼ南北対称) を, 地球の 2/3 倍の自転角速度で 1000 日経過させた
• 地球の 2/3 倍の自転角速度で 2000 日経過した状態 (南北非対称) を, 地球と同じ自転角速度で 1000 日経過させた

結果として両者とも 1000 日間, 南北(非)対称性を保持した.

実験環境

• 計算機名: fermat
  • システム: PC
    • /proc/cpuinfo の model name: Intel(R) Core(TM)2 Duo CPU E6750 @ 2.66GHz
    • OS: GNU Debian Linux 5.0
    • uname -a: Linux fermat 2.6.26-2-686-bigmem #1 SMP Fri Mar 13 18:52:29 UTC 2009 i686 GNU/Linux
  • コンパイラ: Intel(R) Fortran Compiler for applications running on IA-32, Version 10.1 Build 20080312 Package ID: l_fc_p_10.1.015
  • 依存するライブラリとバージョン
    • netCDF ver. 4.0
    • gtool5 ver. 20090324
    • ISPACK ver. 0.71
    • spmodel ver. 0.5.0

実験設定

• プログラム: dcpam5 ver. 20090405
  • ソースは各実験ページを参照
• 初期値
  • 東西風速: 15 × cos(φ) [m s-1]. (φ: 緯度)
  • 地表面気圧: 1.0e+5 [Pa].
  • 温度の基本場: 250 [K] に微小擾乱を与えた.
  • 比湿: 1e-10
• 計算領域
  • 水平(λ,φ): 全球 (λ=[0, 360], φ=[-90, 90])
  • 鉛直(σ=p/p0): 大気下端〜上端 (σ = [0, 1])
• 境界条件
  • 水平(λ,φ) : 周期境界条件
  • 鉛直(σ) : dσ/dt = 0 (σ = 0, 1)
• 数値解法
  • 水平(λ,φ) : スペクトル法 (球面調和関数展開・三角形切断)
  • 鉛直(σ) : 差分法 (Arakawa and Suarez, 1983)
  • 時間(t) : リープフロッグスキーム.
    • ただし重力波の項にはセミインプリシット法を用いる. 時間フィルター (Asselin, 1972). を用いる. フィルター係数は 0.05
• 空間解像度
  • 経度格子点数 : 64 (5.6 度)
  • 緯度格子点数 : 32 (5.6 度)
  • 鉛直層数 : 16
• 最大波数: 21
• 積分時間: 2000 日
  • 最後の 1000 日を時間平均を伴う解析に使用
• 時間間隔: 8 分 または 30 分
• 惑星半径: 6.371e+6 [m]
• 自転角速度: 7.2921e-5 [s-1]
• 重力加速度: 9.8 [m/s^2]
• 乾燥大気定圧比熱: 1004.6 [J K^-1 kg^-1]
• 乾燥大気平均分子量: 28.964e-3 [kg mol-1]
• 乾燥大気気体定数: 287.04 [J K^-1 kg^-1]
• 最大波数に対する e-folding time: 3.0 [hours]
• 超粘性の次数: 8
• 力学過程
  • プリミティブ方程式系
• 物理過程
  • 積雲パラメタリゼーション: 湿潤対流調節 (Manabe et al., 1965)
  • 大規模凝結
  • 放射
    • 太陽定数: 1380 W m-2
    • 大気アルベド: 0
    • 短波放射: なし
    • 長波放射: 1 バンド
  • 地表面
    • 地表アルベド: 0
    • 熱容量: 0

結果一覧

• 地球の 1 倍の自転角速度で 2000 日経過した状態 (ほぼ南北対称) を, 地球の 2/3 倍の自転角速度で 1000 日経過させた
• 地球の 2/3 倍の自転角速度で 2000 日経過した状態 (南北非対称) を, 地球の 1 倍の自転角速度で 1000 日経過させた

参考文献

• Arakawa, A., Suarez, M.J., 1983: Vertical differencing of the primitive equations in sigma coordinates., Mon. Wea. Rev., 111, 34-45.
• Asselin, R., 1972: Frequency Filter for Time Integrations, Mon. Wea. Rev., 100, 487-490.
• Manabe, S., Smagorinsky, J., and Strickler, R. F., 1965: Simulated climatology of a general circulation model with a hydrologic cycle. Mon. Weather Rev., 93, 769-798.

dcmodel Development Group / GFD Dennou Staff
Last Updated: 2009/09/16, Since: 2009/09/16