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主成分凝結を伴うサーマルの上昇計算

概要

主成分凝結を伴うサーマルの上昇実験を行う. 基本場の鉛直温度分布は現在の極域を想定した温度分布を与える. 地表から凝結高度 (高度約 4 km) までは温度は乾燥断熱減率で減少する. 凝結が始まったら高度約 15 km まで温度は湿潤断熱減率で減少する. 高度約 15 km 以上では等温 (135 K) である.

乾燥領域である大気下部にサーマルを与える. 浮力で上昇したサーマルが飽和領域にぶつかり 二酸化炭素氷雲ができる様子を計算する.

この計算では臨界飽和比, 飽和領域の基本場温度分布の飽和比の値をパラメータとして与える.

計算設定

ソースプログラム arare3m-20060117
計算領域 水平 20 km x 鉛直 20 km
格子点間隔 水平 200 m x 鉛直 200 m
積分時間 1 時間
時間ステップ 短い: 0.25 秒, 長い: 2 秒
境界条件 水平: 周期境界, 鉛直: 摩擦なし境界
数値解法 長い時間ステップ: リープフロッグ法,
短い時間ステップ: HE-VI 法
基本場温度 下図参照.
基本場圧力 静水圧平衡 (地表面で 700 Pa).
温位の初期擾乱 ガウス分布型の擾乱(下図参照). 擾乱の中心は x = 10000 m, z = 0 m. 擾乱の最大値は 2 K . 半値幅は 1 km.
圧力の初期擾乱 なし
風速の初期値 なし
乱流拡散 1.5 次のクロージャ
放射加熱 なし
地表面フラックス なし
時間フィルタ あり (係数は 0.1)
数値粘性 あり (5.0 x 10-4)
スポンジ層 なし
飽和蒸気圧の計算式(Antoine の式)の係数 A = 27.4 Pa
B = 3103 K
C = 0
凝結核数密度 5.0 x 108 / kg
凝結核の半径 1.0 x 10-7 m
大気の熱伝導係数 4.8 x 10-3 W /K m
重力加速度 3.72 m/s2
基本場温度分布 基本場温度分布
基本場温度分布. 地表面 (165 K)から凝結高度に達するまでは乾燥断熱減率. 凝結高度より上から 135 K に達するまでは湿潤断熱減率. それより上は等温. 凝結層の温度は S = 1, 1.01, 1.1, 1.35 の 4 通りの場合を計算する. 温位の初期擾乱.

計算環境と計算実行時間

計算環境 PC (Intel Pentium III 1 GHz x 2)
計算実行時間 約 50 分

計算結果

  基本場温度
1 1.01 1.1 1.35
臨界飽和比 1 str0-st0.htm str0-st1.htm str0-st10.htm str0-st35.htm
1.01 str1-st0.htm str1-st1.htm str1-st10.htm str1-st35.htm
1.1 str10-st0.htm str10-st1.htm str10-st10.htm str10-st35.htm
1.35 str35-st0.htm str35-st1.htm str35-st10.htm str35-st35.htm

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