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deepconv/arare4 : H2O の凝縮を考慮した木星雲対流

計算の概要

Nakajima et al (2000) の設定を従い, 木星大気での雲対流をシミュレートする. 凝縮成分は H2O のみ考慮し, 基本場の H2O 混合比の湿度は 100 km 付近より上空で 75% とする. 雲の併合成長過程として, Kessler (1969) を用いる. 但し, 閾値をゼロとし, 時間スケールを 100 秒とする.

下部の温度フラックスと混合比フラックスはバルク法で与える. また, ニュートン冷却を導入する.

北大情報基盤センター SR11000 にて計算. 積分に必要な時間は約 4 時間.

計算設定

• 基本場の設定
  • 温度: 0 km (30 bar) 〜 170km (0.5 bar) まで等温位, 170km (0.5 bar) より上は温度一定
  • 相対湿度: 75% (100 km より上)
  • 放射強制: -1 K/day (高度 90km から 175 km)
  • スポンジ層: 領域の上層 100 km, 緩和時間 400 秒
• 大気成分
  • 乾燥成分: H2, He
  • 凝結成分: H2O
    • H2O: 相対湿度 75%
• 計算領域と時間ステップ
  • 領域:
    • 水平 512 km,
    • 鉛直 300 km (下端で 30 bar)
  • 解像度: 2.0 km (水平・鉛直とも)
  • 時間ステップ
    • 長い時間ステップ: 4 秒
    • 短い時間ステップ: 0.4 秒 (音波に対するクーラン数は約 0.2)
  • 境界条件
    • 水平境界: 周期境界条件
    • 上下境界: 応力なし, w=0
    • 温度フラックス. バルク法
    • 混合比フラックス. バルク法
• 初期条件
  • 100 kmに, 最大 0.5 k の温度擾乱を設定.

設定ファイル

arare.conf

備忘録

結果一覧

BuoyMean.png 浮力の水平平均

StabMean.png 静的安定度の水平平均

DelMixRtMean_s1.png 飽和混合比と混合比の相対誤差の水平平均

TempInit.png 初期温度

PotTempInit.png 初期温位

MixRtInit_s1.png 初期 H2O 混合比

TempAll_Mean.png 温度の時間変化

PotTempAll_Mean.png 温位の時間変化

VPotTempAll_Mean.png 仮温位の時間変化

PotTempTendency_t=1.png 温位変化に対する各項の寄与(t=1e5) 黒：移流、赤：放射、青：乱流、緑：凝結と蒸発、黄色：散逸加熱

PotTempTendency_t=2.png 温位変化に対する各項の寄与(t=2e5)

PotTempTendency_t=3.png 温位変化に対する各項の寄与(t=3e5)

PotTempTendency_t=4.png 温位変化に対する各項の寄与(t=4e5)

PotTempTendency_t=5.png 温位変化に対する各項の寄与(t=5e5)

PotTempTendency_t=6.png 温位変化に対する各項の寄与(t=6e5)

PotTempTendency_t=7.png 温位変化に対する各項の寄与(t=7e5)

PotTempTendency_t=8.png 温位変化に対する各項の寄与(t=8e5)

PotTempTendency_t=9.png 温位変化に対する各項の寄与(t=9e5)

PotTempTendency_t=10.png 温位変化に対する各項の寄与(t=1e6)

温位の擾乱

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温度の擾乱

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エクスナー関数の擾乱

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水平風速度

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鉛直風速度

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乱流拡散係数.

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H2O(g)の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 2e-2 kg/kg を表示.

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H2O 雲の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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H2O 雨の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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安定度の水平平均

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