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deepconv/arare4 : 地球大気雲対流計算(2)

中島 (1994) を参考にした設定を与え, 地球大気の雲対流計算を行う.

• 雲の併合成長過程は Berry (1968) のパラメタリゼーションを用いる.
• 計算は環境研 SX6 で行う.
• 出力ファイルを変数毎に分割したソースのテスト.

計算設定

• 計算領域
  • 水平 512 km
  • 鉛直 20 km
• 基本場の設定
  • 地表気温 300 K, 地表気圧 965 hPa
  • 温度: 0 km 〜 2 km まで等温位, それより上空は条件付き不安定, 15 km より上空では安定
    • 2 km より上空の温度分布は以下のように与える. まず乾燥断熱温度勾配に従う温度分布と湿潤断熱温度勾配に従う温度分布を 独立に計算し, 各高度でのそれぞれの温度の平均値を求め, それを初期の温度 分布とする.

    • 高度 15 km では, 双曲線関数を用いて温度分布を滑らかに Tst=220 K に近付ける. 具体的には以下のような関数を与え,

      T(Z) = T'(Z)*[1 - 0.5tanh{(Z-Ztp)/5e-3 + 1}] + Tst*0.5tanh{(Z-Ztp)/5e-3 + 1}

      ここで T'(Z) は温度の仮値, Ztp は圏界面高度(15km)である.

  • 相対湿度: 90%
  • 放射強制: -1 K/day (高度 0 〜 15 km)
  • スポンジ層: 領域の上層 5 km, 緩和時間 300 秒
  • ニュートン冷却: 水平平均温度に緩和させる冷却を全層に導入, 緩和時間 5 日
• 大気成分
  • 乾燥成分: N2
  • 凝結成分: H2O
• 解像度, 時間格子間隔, 境界条件
  • 解像度: 0.5 km (水平・鉛直とも)
    • 格子点数は 1024 x 40
  • 時間格子間隔
    • 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 0.28)
  • 境界条件
    • 水平境界: 周期境界条件
    • 上下境界: 応力なし, w=0
    • 熱フラックス: バルク法, 風速は 10 m/sec 固定, バルク係数は 1.5e-3
    • 凝結成分のフラックス: バルク法, 風速は 10 m/sec 固定, バルク係数は 1.5e-3
• 初期条件
  • 高度 1 kmに, 最大 1.0 k の温度擾乱を設定.

備考

• 1 日の長さ(sec)設定を間違えたため, 冷却率が若干強い.
• 地表からのフラックスを計算する際の風速値を誤って 100 m/sec にしていた.
• その他, まだ設定の間違いがあるかもしれない

ソースコード, 設定ファイル

• ソースコード
  • tgz
• arare.conf
• プログラム全体の実行診断結果
• プロファイラの結果

結果一覧

TempAll_meanX.png 温度の基本場(実線)と t=72000 sec での水平平均温度(破線)

PotTempAll_meanX.png 温位の基本場(実線)と t=72000 sec での水平平均温位(破線)

t=3600 sec

t=7200 sec

t=10800 sec

t=14400 sec

t=18000 sec

t=21600 sec

t=25200 sec

t=28800 sec

t=32400 sec

t=36000 sec

t=39600 sec

t=43200 sec

t=46800 sec

t=50400 sec

t=54000 sec

t=57600 sec

t=61200 sec

t=64800 sec

t=68400 sec

t=72000 sec

t=75600 sec

t=79200 sec

t=82800 sec

t=86400 sec

雲混合比

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雨混合比

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温位

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水平風

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鉛直風

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乱流拡散係数

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