各物理量の時間空間分布 (中緯度場, 湿度: Q14, 風のシアー: 0 - 2.5 km・U_s = 20 m/s)

概要

• Takemi, 2007 での積雲対流の数値シミュレーションに用いられた, 温度・湿度・風を用いて計算をした.

用いた基本場

基本場の温度

• 図 (破線)

• 温度は以下の式で与える

  θ(z) = θ_0 + (θ_tr + θ_0)(z/z_tr)^(5/4), z ≦ z_tr ・・・・・・ (1)

  θ(z) = θ_tr * exp[g(z - z_tr) / (C_p T_tr)], z ＞ z_tr ・・・・・ (2)

  • θ(z): 基本場の温位
  • θ_0 = 300 K: 地表面の温位
  • θ_tr = 343 K: 対流圏界面での温位
  • T_tr : 対流圏界面での温度
  • z : 高度
  • z_tr = 12 ㎞ : 対流圏界面の高度
  • C_p : 定圧比熱
  • g : 重力加速度

基本場の湿度

• 図 (実線)

• 高度 1.5 ㎞ から対流圏界面までの相対湿度は以下の式で与える

  RH(z) = 1 - 0.75(z/z_tr)^(5/4), 1.5 [km] ＜ z ≦ z_tr・・(3)

  RH(z) = 0.25, z ＞ z_tr ・・ (4)

  • RH(z): 基本場の相対湿度
• 地表面から高度 1.5 ㎞ までの湿度 (条件ごとに名前があり, Takemi, 2007 に従う)
  • Q14
    • 高度 0 - 1.5 km の水蒸気の混合比を 14 g/kg で固定する

基本場の風のシアー

• 図 (実線)
• 風のシアーを与える高度
  • 0 - 2.5 km
• 風のシアー中の最大風速 (U_s)
  • U_s = 20 m/s

実験設定 (Takemi, 2007. の計算領域・格子間隔に合わせた)

• 水平格子間隔 : 1 km
• 鉛直格子間隔 : 500 m
• 長い時間ステップ : 1 s
• 短い時間ステップ : 0.2 s
• 水平領域 : 450 km
• 鉛直領域 : 18 km
• 積分時間 : 6 h
• 対流圏界面高度 : 12 ㎞

計算結果(中緯度場, 湿度: Q14, 風のシアー: 0 - 2.5 km・U_s = 20 m/s)

温位 -->	PotTempAdv	PotTempTurb
PotTempDisp	PotTempDiff	PotTempDisp
PotTempRad	PotTempCond
水蒸気 -->	H2O-g_Adv	H2O-g_Turb
H2O-g_Diff	H2O-g_Flux	H2O-g_Rain
H2O-g_Fill1	H2O-g_Fill2	H2O-g_Cond
雲 -->	H2O-l-Cloud_Adv	H2O-l-Cloud_Turb
H2O-l-Cloud_Diff	H2O-l-Cloud_Flux	H2O-l-Cloud_Rain
H2O-l-Cloud_Fill1	H2O-l-Cloud_Fill2	H2O-l-Cloud_Cond
雨 -->	H2O-l-Rain_Adv	H2O-l-Rain_Turb
H2O-l-Rain_Diff	H2O-l-Rain_Flux	H2O-l-Rain_Rain
H2O-l-Rain_Fill1	H2O-l-Rain_Fill2	H2O-l-Rain_Cond

参考資料

• 地球流体電脳倶楽部 dcmodel プロジェクト. <URL:http://www.gfd-dennou.org/library/dcmodel>,

  地球流体電脳倶楽部.

• 地球流体電脳倶楽部 deepconv プロジェクト. <URL:http://www.gfd-dennou.org/library/deepconv>,

  地球流体電脳倶楽部

• Takemi, T., 2007: A sensitivity of squall-line intensity to environmental static stability under various shear and moisture conditions Atmospheric Research Volume 84, Issue 4, June 2007, Pages 374-389
• Takemi, T., 2006: Impacts of moisture profiles on the evolution and organization of midlatitde squall lines under various shear conditions, Atmos. Res., Vol.82.
• Weisman, M.L., Klemp, J.B., 1982. The dependence of numerically simulated convective storms on vertical wind shear and buoyancy. Mon. Weather Rev. 110, 504-520.