[ 地球流体電脳倶楽部 / DCPAM / 計算結果 / 木星大気を想定した仮想惑星実験に向けた予備的実験 / SIGEN.htm ]

木星大気を想定した仮想惑星実験のための予備的実験その1

概要

木星大気の 2 次元計算をおこなった Sugiyama et al. (2008) を参考に, 木星大気を想定した仮想惑星実験のための予備的実験を行った.

ここでは, 地球大気での水惑星実験モデルを基に, 一部の物理定数 (重力角速度, 乾燥大気の平均分子量) と一部の物理過程 (放射, 地表面フラックス等) を Sugiyama et al. (2008) に倣ったものに変更して計算を行った. 詳細は実験設定を参照のこと.

計算結果は初期値および実験結果に記す.

実験環境

システム (uname -a)	SUPER-UX unix 14.1 SX-6
コンパイラ	FORTRAN90/SX
依存するライブラリとバージョン	netCDF ver 3.6.1 gt4f90io ver 20080605 ISPACK ver 0.71 spml ver 0.4.2

実験設定

プログラムのソースコード	dcpam4-20080609-1 [TAR.GZ] ビルド時の設定ファイル
NAMELIST ファイル	info00/dcpam_jupiter_case00_T21L24_0300day.nml
初期値	風速は 0 [m s-1]. 地表面気圧は 3e+6 [Pa] (= 30 気圧). 温度の基本場は, σ=1 で 490 [K] とし, 気圧 1.0e+4 [Pa] となる高度まで, 温位一定で (乾燥断熱線に沿って) 高度に伴い温度を減少させる. 気圧 1.0e+4 [Pa] 以下の高度では温度一定とする. さらに, これに微小擾乱を加える. 初期値および実験結果の項目を参照のこと. 比湿は σ=1 で 6.11641e-3 [kg kg-1] とし, 比湿が飽和比湿の 75 % となる高度までは一定とする. その高度以上では, 比湿を飽和比湿の 75 % とする. 初期値および実験結果の項目を参照のこと.

計算領域	水平(λ,φ) : 全球 (λ=[0, 360], φ=[-90, 90]) 鉛直(σ=p/p₀) : 大気下端～上端 (σ = [0, 1]), 大気下端は 3.0e+6 Pa
時間間隔	10 分
積分時間	300 日
境界条件	水平(λ,φ) : 周期境界条件鉛直(σ) dσ/dt = 0 (σ = 0, 1) 地表面運動量・熱・水蒸気フラックスはゼロ. 最下層中間 (σ=0.8987071) の温度を 490.0 * 0.8987071 ** ( 乾燥大気の気体定数 / 乾燥大気の定圧比熱 ) ≒ 474.374 [K] に固定. 最下層中間 (σ=0.8987071) の比湿を 6.11641e-3 に固定.
数値解法	水平(λ,φ) : スペクトル法 (球面調和関数展開・三角形切断) 鉛直(σ) : 差分法 (Arakawa and Suarez, 1983) 時間(t) : リープフロッグスキーム. ただし重力波の項にはセミインプリシット法を用いる. 時間フィルター (Asselin, 1972). を用いる. フィルター係数は 0.05

空間解像度	東西格子点数 : 64 南北格子点数 : 32 鉛直格子点数 : 24
最大波数	21

惑星半径	6.371e+6 [m] (地球の値)
回転角速度	7.292e-5 [s-1] (地球の値)
重力加速度	23.1 [m s-2] (Sugiyama et al (2008) より)
乾燥大気の平均分子量	2.3053533e-3 [kg mol-1] (Sugiyama et al (2008) より)
乾燥大気の定圧比熱	11900.9264 [J K-1 kg-1] (Sugiyama et al (2008) より)
乾燥大気の気体定数	3611.44466 [J K-1 kg-1] (Sugiyama et al (2008) より)
最大波数に対する e-folding time	10800.0 [s]
超粘性の次数	8

力学過程	プリミティブ方程式系. 詳しくは数理モデルおよび離散化モデルを参照のこと.
物理過程	木星大気を模した放射冷却の効果として, 2.0e5 ～ 1.0e4 Pa の範囲に -1.0 K/day の冷却効果 (Sugiyama et al. (2008) に倣う). 鉛直拡散 (Mellor and Yamada, 1974, レベル 2) 1.0e4 Pa よりも上部の層へ, 速度の擾乱成分を潰すための減衰の効果 (スポンジ層). 時定数 1 日で東西平均値へと減衰. (Sugiyama et al. (2008) に倣うが, Sugiyama et al. (2008) は CReSS ユーザーガイド第2版 (6.188) と同様な高度に応じて時定数を調節して摩擦の効果を与えている). 湿潤対流調節 (Manabe et al., 1965) (地球大気水惑星実験で使用したものを流用. 凝結成分は水のみ) 診断型大規模凝結 (地球大気水惑星実験で使用したものを流用. 凝結成分は水のみ) 乾燥対流調節 (地球大気水惑星実験で使用したものを流用)

実行結果に関する付加情報

標準出力	info00/dcpam_jupiter_case00_T21L24_0300day_stdout.txt
標準エラー出力	info00/dcpam_jupiter_case00_T21L24_0300day_stderr.txt
プロファイラによる速度計測	info00/ftrace.txt

参考文献

Arakawa, A., Suarez, M. J., 1983: Vertical differencing of the primitive equations in sigma coordinates. Mon. Wea. Rev., 111, 34--35.
Asselin, R. A., 1972: Frequency filter for time integrations. Mon. Wea. Rev., 100, 487--490.
Manabe, S., Smagorinsky, J., Strickler, R.F., 1965: Simulated climatology of a general circulation model with a hydrologic cycle. Mon. Weather Rev., 93, 769--798.
Mellor, G. L, Yamada, T., 1974: A hierarchy of turbulence closure models for planetary boundary layers. J. Atmos. Sci., 31, 1791--1806.

初期値および実験結果

	初期値
温度の基本場の高度分布	比湿の高度分布
	実験結果
	東西風速 [m s-1]	南北風速 [m s-1]	温度 [K]	比湿 [kg kg-1]	鉛直速度 [s-1]
σ=1～0 での東西平均, 200～300 日時間平均値
σ=1～0.003 での東西平均, 200～300 日時間平均値
σ=0.003 での 200～300 日時間平均値
σ=0.003 での東西平均, 200～300 日時間平均値
σ=0.1 での 200～300 日時間平均値
σ=0.2 での 200～300 日時間平均値

	降水量の全球平均値の時間変化.		温度の緯度経度平均値の時間変化.	比湿の緯度経度平均値の時間変化.
			温位の緯度経度平均値の時間変化.

This page is generated by thum_src/dcmodel-thum-make00.rb and thum_src/index00.txt (2008/06/10 09:59:13 morikawa)
dcmodel-thum.rb [Script | Doc | Sample] is provided by dcmodel project in GFD Dennou Club
Copyright © GFD Dennou Club 2008