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= 海洋モデルミーティングログ(2015/12/08)

== 参加者(敬称略)

* 林, 竹広, 高橋, 石渡, 河合


== 進捗状況の報告(河合)

=== 結合モデルによる数値実験時に見つかった問題に対する対処

* 塩分の半球非対称な分布についてのデバッグ
 * はじめに
   * 前回の結果から示唆されたこと
     * 低緯度の降水分布が半球非対称であることと, 直接関係しているように見える. 
   * なぜ低緯度域の降水分布が半球非対称になるのか?
     * 今の海洋混合層の取り扱い方(対流調節でしか混ざらない)では, 低緯度域の海洋
       の混合層の熱慣性が小さすぎることが問題ではないだろうか. 
     * 混合層の熱慣性が小さすぎると, 何が起こると考えられるか? 
          * 降水域(大気子午面循環の上昇域)では潜熱フラックスが小さくなった結果, SST が
            高くなる傾向(乾燥域では逆の傾向)があるとみられるが, 熱慣性が小さいとその効果が
            顕著に現れる. そして, SST 分布と対応して大気子午面循環の上昇域下降域が固定
           されるとなかなか戻れない. 
          * 一方, 熱慣性が大きい場合は, SST の応答が鈍く, 大気子午面循環の上昇域下降域の固定化が
           起こりにくいように思われる. 
 * 対処
   * 海洋モデルの混合層パラメタリゼーションには様々な方法が存在するが,  ここでは Goosse et al.(1998) 
     に習って, 海面近くで大きな鉛直拡散係数を陽に指定する方法(簡単な混合層の取り扱い方の一つ)を用いた.
     * 混合層の厚さを 50 m と仮定し, その中では鉛直拡散係数の値を 2x10^-3 [m^2/s] にとる. 
 * 海面混合層の鉛直混合を改良した効果の検証
   * やったこと
     * 結合系を 5 年程度走らせて, 低緯度の降水量分布, 海面温度, 表層の塩分分布を, 改良前と改良後で比較した.
   * 分かったこと
     * 期待したように, 改良後の低緯度の降水量は半球対称的となり, 塩分は半球対称的に時間発展するようになった. 

* 時間積分法の再考
 * これまで, 結合系の時間積分を, 結合 run を 180 日, 海洋海氷モデル単体 run を 10 年を交互に繰り返す
   ことで行ってきたが, 海面温度と降水量の変動の時間スケールに対して結合 run の 180 日は短かすぎる
   ようである.
   * 結合 run を 5 年, 海洋海氷モデル単体 run を 50 年に変更した.

=== パラメータ実験に向けた準備

* 大気海洋海氷結合モデル(上記の時間積分のための処理も含めて)を AICS の共用クラスター(HP Proliant SL390s G7 2U)
 上で動くようにした.
 * 計算時間が短縮され(今使える PC 環境の 1/3 ~ 1/4 程度で時間で数値実験を完了できる), また
   リーソスが空いていれば同時に複数の実験ケースを行えるようになった. 
 * FX10 と比べコードの修正をほとんど行わずに計算時間を短縮できた. 


=== 大気・海洋海氷結合モデルによる水惑星実験

* 大気海洋海氷結合モデルによる水惑星実験を実施する中で, 結合モデルのデバックを行っている.
 * 実験設定
   * 系の設定
     * 水惑星設定, 海底地形なし(水深 5.2 km)
     * 太陽定数, 惑星半径, 自転角速度は現在地球と同じ値.
     * 離心率, 自転傾斜角はゼロ
   * モデル
     * 大気モデル(DCPAM, 3D 設定)
       * 解像度: T21L26 
       * 力学過程
	  * プリミティブ方程式
       * 物理過程
　　　　　* 放射: 地球用放射 (Chou et al 1998; Chou et al, 2001)
	  * 積雲パラメタリゼーション: Relaxed Arakawa Schubert
	  * 地表面フラックス: バルク式(Beljaars and Holtslag, 1991)
	  * 鉛直乱流混合: Mellor and Yamada 2.5 次
	  * 大規模凝結 (Manabe et al., 1965)	  
     * 海洋モデル(軸対称設定)
       * 解像度: Pl42L60
       * 力学過程
	  * ブジネスクプリミティブ方程式
	* 物理過程
	  * メソスケール渦による混合(Gent and McWilliams, 1990)
	  * 対流調節(Marotzke, 1991)
     * 海氷モデル
       * 3 層熱力学モデル(Winton, 2000)
    * 初期条件
       * 大気: 温度一様, 静止状態
	* 海洋: 温位, 塩分一様, 静止状態
    * その他
      * 時間積分
        * 時間スッテプは, 大気 0.5 hour, 海洋 4 hour       
        * 結合モデル run は 5 年, 海洋海氷モデル単体 run は 50 年積分する. 
        * フラックス交換は 4 hour ごと.
      * 日射は日平均したものを与える. 

* 海面混合層の鉛直混合や時間積分法の改良を踏まえて, 結合系による水惑星実験を再び行った.
 * おおよそ大気 50 年, 海洋 500 年間時間積分したが, これまでのように塩分分布に極端な半球非対称な構造が現れる
   ことはなくなった.
 * 気になったこと
    * 大気上端の放射収支がなかなかあってこない.
      * 最後の結合 run でも依然として, 大気上端の外向き長波放射量は, 内向き短波放射量に比べて 35 [W/m2]
        ほど小さい.
    * 海氷の厚さやその上の積雪量が水平方向に大きく振動する.

* 太陽定数依存性の調査に向けて, 太陽定数増減実験を試験的に行った.
 * 今回は, 太陽定数として 1200, 1366, 1500 [W/m2] を使って計算してみた.
 * いずれも大気 50 年, 海洋 500 年間の積分を, 準備したクラスター環境にて行ってみた.
   * 計算時間は 2 日弱 (３ノード占有(計 36 cores))
 * 途中で計算が破綻することはないが, 1200, 1500 [W/m2] の場合でも, 上記の問題(エネルギー収支, 海氷と関係する場の水平振動)が
   やはり計算結果に見られた. 

* TODO
 * 大気上端のエネルギー収支が大きくずれている理由を考える.
   * 積分時間が全然足りていないのか?
   * モデル自体(特に海洋モデル)のエネルギーの保存性はどの程度か?
   * 大気海洋海氷間でフラックス交換する際に, 時間方向のずれが, この問題にどの程度効いているか?
 * 海氷厚さ・積雪量が水平方向に振動する理由を考える.
   * 安直には, 海氷の厚さの時間発展に水平拡散を入れると良さそうだが, その前に海洋からの熱フラックス
     の水平分布を見て状況を確認する.
 * 上述の問題を解決し, もう一度結合モデルの長時間積分を行う.
 * 計算結果の解析と Web ページへのまとめ作業を続ける. 


=== 全体的な TODO

* 大気海洋氷結合モデルによる水惑星実験の最近の研究の調査
* 海洋海氷モデル, 結合モデルの開発に関して後回しにしていること
 * 海氷の厚さの拡散の導入
   * 海氷の力学を第一次近似で表現したことになる.
 * 部分氷の導入
 * rigid lid 近似の排除と自由表面(線形)の導入(Marshall et al., 1997)
 * フラックス交換時に用いるエネルギー保存を満たす補間法の導入

== 次回予定日

*  01/20(水) 12:30 から
