石渡メモ 2004/06/24

最終的な仕様

• 水平方向にはスペクトル変換法.

• 鉛直方向には有限差分.

  Lorenz grid (Arakawa and Suarez, 1983) : AGCM5.3
  CP grid     (Arakawa and Moorthi, 1988)

  を切替えられるようにする

• 時間積分スキームは基本的に 3-level スキーム

  leapfrog か Adams Bashforth
  semi-implicit をする か しない
  計算モード落すのは time filter か 2-level スキームを混ぜるか

  の組合せを切替えられるようにする.
  (ちなみに AGCM5.3 は leapfrog + semi implicite + time filter)

• 物理過程は

  AGCM5.3 のルーチン
  AFES のルーチン
  …

  を切替えられるようにする.

• 分解能の変更は, 最低 AGCM5.3 でやっている程度に簡単にできるよう にする.
  • 動的な allocation はできるのか?
• 実際にどこまでうまくいけるかはわからん. 最終的には差分スキームや時間積分スキームを切替える必要はないのかもしれないし.

第 1 バージョン

• AGCM5.3 と全く同じ仕様のものを作る.
• ある程度, スキームや物理過程の脱着変更を念頭においてコーディングする. 鉛直微分は全て配列関数の形で書いておくなど.
• しかし, 第 1 バージョンをもとに, スキームや物理過程の脱着変更が簡単にできるためにはどうしたら良いかを本格的に考える, ということになるだろう.

最初の一歩

• 予定通り 1 層モデルからやる.
• 基礎方程式はプリミティブ系において鉛直流を 0, 全ての鉛直微分 を 0 にしたもの. 実質的には shallow water model.
• 以前は, 火急的速やかに 3 次元へと言っていたが, 次のことはやっておいた方が良いと思いつつある.

  • プログラムの構造化 変数管理モジュール, 時間管理ルーチン, 出力ルーチン, 分解能設定部分, 時間積分部分などをサブルーチン・モジュール にしておく.

    プログラムの大まかな構造(箱の区切り)は最初に作っておく.

  • 変数名を決める. コードにおける変数名(特に渦度と発散)は最初に決めなくて はいけない.

    石渡案は, AGCM5.3 ドキュメントで使われている変数に あわす.

• その他に 1 層モデルの内にやっておいた方が良いのかもしれないもの

  • 水平分解能を変更する方法の決定

    分解能を変える仕掛けは 3 次元化してからの方が良いのかもしれない. 1 層でやった方が…と思ったのは, 動的に配列サイズを allocate する 場合(表現正しいのか?), コーディングのやり方に制約が出ないかな? というのをちょっと心配している.

  • 実行時に与えることのできるパラメータは何にするべきか? の検討

プログラムの大まかな構造

• とにかくサブルーチン・モジュールに細分する.
• モジュールのリスト
  • パラメータ設定モジュール
  • tendency 計算モジュール
  • 時間管理統括モジュール
  • 入出力モジュール
  • 各物理過程モジュール

変数管理

• 変数の定義は 1 つのモジュールにまとめる.
• そうすると, モデル設定によって変数を減らしたり増やしたりが簡単にできるかも.

パラメータ管理

• パラメータを管理するための方法はいずれよく検討しなければならんだろう.
• パラメータにはどんな種類があるか?
  • 物理定数パラメータ : c_p, R, a(惑星半径), … など
  • 実験情報パラメータ : 実験名, ユーザ名, …など

  • スキームパラメータ : 各スキームで必要となるもの, 吸収係数とか.

    それぞれ個別のパラメータがどの種類に入るかは結構グレーな ような気がするので, 迷ったらその都度決めることになるかも.

• 管理方法は以下の通り.
  • 物理定数パラメータは専用ルーチンで管理する. 物理定数パラメータは大域変数とする.
  • 実験情報パラメータも専用ルーチンで管理する. 実験情報パラメータは最初に読み込んで最後に出力するだけ.
  • スキームパラメータは各モジュールで勝手にやる.

ただし, 入力方法と出力方法は考える余地があると思います. GCM5.3 はパラメータは全て NAMELIST 入出力でデータとは別ファイルでした が, dcpam では netCDF の global attribute にするという手もある. その場合, パラメータファイルを別にするか, 初期値データ・出力デー タに一緒に書いてしまうかという選択肢がある.

ドキュメント

• モデルと同時にドキュメント作らねばならない.
• そいつは基本的に石渡が作る.
• まずは, AGCM5.3 ドキュメントをベースにする.