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deepconv/arare4 : H2O の凝縮を考慮した対流雲の生成発達

計算の概要

初期温位擾乱に伴う対流雲の生成発達を調べる. 系の設定は Nakajima et al (2000) を参考にした. 凝縮成分は H2O のみ考慮し, 基本場の H2O 混合比の湿度は 5 bar 付近(110 km) より上では 85% とする. また,下部境界で温度を固定していない.

計算設定

• 基本場の設定
  • 温度: 0 km (30 bar) 〜 200km (0.3 bar) まで等温位, 200km (0.3 bar) より上は温度一定
  • 相対湿度: 85% (5 bar より上)
  • 放射強制: -1 K/day (高度 100km から 200 km)
  • ニュートン冷却: 領域の上層 80 km, 緩和時間 100 秒
• 大気成分
  • 乾燥成分: H2, He
  • 凝結成分: H2O
    • H2O: 太陽組成の 1 倍程度 (1.5e-3 kg/kg)
• 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: 4.0 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
• 初期条件
  • H2O の凝結高度の下(100 km)に, 最大 1.5 k の温度擾乱を設定.

設定ファイル

arare.conf

備忘録

• 温位擾乱において, Δθ > 3 K の領域が 200 km 付近から下方に広がる.
  • 基本場の温位移流の影響
  • 100 km 〜 200 km は放射冷却層なので, 雲が自然に形成され, 潜熱解放が生じる. 潜熱の影響は定量的に見積もってないので, この効果が影響するかについては要検討.
• この計算では, 基本的に熱源が存在しない. Nakajima et al (2000) で設定した「下部境界で温度一定」は考慮していない.

結果一覧

鉛直速度

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水平速度

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温位擾乱

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H2O(g)混合比 (log スケール)

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H2O雲の混合比 (log スケール)

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H2O雨の混合比 (log スケール)

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