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同期回転惑星 (T21L16)

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. 乾燥大気と水蒸気の気体定数, 比熱をデフォルトの場合と 同じにした場合の 2 種類について, それぞれ自転角速度を変更した実験を行っている. 後者の計算は Ishiwatari et al. (1998, 2002) を 同期回転条件にした場合の太陽定数変更実験への接続を意識したものである.

実験環境

• システム: PC
  • /proc/cpuinfo の model name: Intel(R) Core(TM) i7 CPU 960 @ 3.20GHz
  • OS: GNU Debian Linux 5.0
  • uname -a: Linux collatz 2.6.26-2-amd64 #1 SMP Thu Sep 16 15:56:38 UTC 2010 x86_64 GNU/Linux
• コンパイラ: pgf95 10.1-0 64-bit target on x86-64 Linux -tp nehalem-64
• 依存するライブラリとバージョン
  • netCDF ver. 4.0.1
  • gtool5 ver. 20100705
  • ISPACK ver. 0.92
  • spmodel ver. 0.6.1

実験設定

• プログラム: dcpam5 ver. 20100929 に変更を加えたもの (ClipBoard に格納済み)
  • ソースツリー
  • [tar.gz]
• NAMELIST ファイル
• 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.
• 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 日を解析に使用
• 時間間隔: 20. 分
• 惑星半径: 6371000. [m]
• 自転角速度: 0. - 7.272e-5 [s-1]
• 重力加速度: 9.8 [m s-2]
• 乾燥大気定圧比熱: 1004.6 または 1810.0 [J K-1 kg-1]
• 乾燥大気平均分子量: 28.964e-3 または 18.01528e-3 [kg mol-1]
• 乾燥大気気体定数: 287.0459881231874 または 461.4971291037386 [J K-1 kg-1]
• 水蒸気定圧比熱: 1810.0 [J K-1 kg-1]
• 水蒸気平均分子量: 18.01528e-3 [kg mol-1]
• 水蒸気気体定数: 461.4971291037386 [J K-1 kg-1]
• 最大波数に対する e-folding time: 30.0 [hours]
• 超粘性の次数: 4
• 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
    • 経度 0 - 180 度に時間変化しない日射分布を与える
    • 太陽定数: 1380. [W m-2]
    • 大気アルベド: 0.0
    • 短波放射: なし
    • 長波放射: 灰色
    • 短波を計算する時間ステップ: 20 分
    • 長波を計算する時間ステップ: 20 分
  • 地表面
    • アルベド: 0.
    • 熱容量: 0.

実験結果

• 熱フラックス, 地表面温度, 地表面気圧の自転角速度依存性
  • ToDo: 描画範囲を揃える

結果一覧

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• 乾燥大気, 水蒸気の気体定数, 比熱がそれぞれ地球での値と同じ場合
  • 初期値変更実験の結果 (編集中)
• 乾燥大気, 水蒸気の気体定数, 比熱が水蒸気の値と同じ場合

各実験の結果詳細

「地球の ** 倍」は自転角速度の値を示す. 「異なる」は乾燥大気, 水蒸気の気体定数, 比熱がそれぞれ地球での値と同じ場合の計算を示す. 「同じ」は Nakajima et al. (1992) と同じ設定であり, 乾燥大気, 水蒸気ともに気体定数, 比熱が地球の水蒸気の値と同じ .

• 地球の 0.0 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.01 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.02 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.03 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.05 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.06 倍: 異なる 同じ
• 地球の 1/13 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.1 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.15 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.2 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.25 倍: 異なる 同じ
• 地球の 1/3 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.4 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.5 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.6 倍: 異なる 同じ
• 地球の 2/3 倍: 異なる 同じ
• 地球の 0.8 倍: 異なる 同じ
• 地球の 1.0 倍: 異なる 同じ
• 地球の 1.2 倍: 異なる
• 地球の 1.5 倍: 異なる
• 地球の 2.0 倍: 異なる
• 地球の 3.0 倍: 異なる

dcmodel Development Group / GFD Dennou Staff
Last Updated: unknown, Since: unknown