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deepconv/arare4 : H2O, NH4SH, NH3 の凝縮を考慮した木星雲対流

計算の概要

木星大気における平均的な流れ場と凝結成分の分布を数値的に求める.

• 放射冷却を模した熱強制を与える.
  • 高度 120 km 〜 200 km において -1 K/day
  • 現実の木星に比べ 2 桁大きい. 対流を加速させるため.
• 凝縮成分として H2O, NH4SH, NH3 を考慮.
  • 大気深部での存在比は太陽組成の 0.1 倍
  • 凝結高度より上で相対湿度は 75%
• 雲の併合成長過程として, Kessler (1969) を用いる.
  • 但し, 閾値をゼロとし, 時間スケールを 100 秒とする.

計算設定

• 基本場の設定
  • 温度: 0 km (30 bar) 〜 200km (0.1 bar) まで等温位, 200km (0.1 bar) より上は温度一定
  • 相対湿度: 75%
  • 放射強制: -1 K/day (高度 120km から 200 km)
  • スポンジ層: 領域の上層 100 km, 緩和時間 400 秒
• 大気成分
  • 乾燥成分: H2, He
  • 凝結成分: H2O, NH3, NH4SH
    • 大気深部での存在比は太陽組成の 1 倍
    • 凝結高度より上空で湿度 75%
• 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: 2.0 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
    • 最下層の熱フラックスは拡散的に与える
      • F = κ πΔθ / Δz (κ= 800)
    • 最下層の混合比は固定する.
      • Δq = 0.0
• 初期条件
  • 高度 100 kmに, 最大 0.5 k の温度擾乱を設定.

設定ファイル等

• arare.conf
• プロファイラの結果
• ソースファイル

備忘録

結果一覧

初期場の分布	BasicZ_TempBasicZ.png 温度	BasicZ_PotTempBasicZ.png 温位	BasicZ_PressBasicZ.png 圧力	BasicZ_ExnerBasicZ.png エクスナー関数	BasicZ_DensBasicZ.png 密度分布	BasicZ_VelSoundBasicZ.png 音波速度	BasicZ_H2O-gBasicZ.png H2O(g) 混合比の分布	BasicZ_H2S-gBasicZ.png H2S(g) 混合比の分布	BasicZ_NH3-gBasicZ.png NH3(g) 混合比の分布	BasicZ_EffMolWtBasicZ.png 分子量の効果
水平平均された温位と凝結成分気体の鉛直分布(時間発展)	PotTemp-mean_all.png 水平平均温位の分布. 1e+5 秒間隔のプロット.	gas-mean_H2O-g.png 水平平均 H2O(g) 混合比の分布. 1e+5 秒間隔のプロット.	gas-mean_H2S-g.png 水平平均 H2S(g) 混合比の分布. 1e+5 秒間隔のプロット.	gas-mean_NH3-g.png 水平平均 NH3(g) 混合比の分布. 1e+5 秒間隔のプロット.
水平平均された温位の鉛直分布	PotTemp-mean_t0000000.png	PotTemp-mean_t0100000.png	PotTemp-mean_t0200000.png	PotTemp-mean_t0300000.png	PotTemp-mean_t0400000.png	PotTemp-mean_t0500000.png	PotTemp-mean_t0600000.png	PotTemp-mean_t0700000.png	PotTemp-mean_t0800000.png	PotTemp-mean_t0900000.png	PotTemp-mean_t1000000.png
水平平均された凝結成分気体の鉛直分布	gas-mean_t0000000.png	gas-mean_t0100000.png	gas-mean_t0200000.png	gas-mean_t0300000.png	gas-mean_t0400000.png	gas-mean_t0500000.png	gas-mean_t0600000.png	gas-mean_t0700000.png	gas-mean_t0800000.png	gas-mean_t0900000.png	gas-mean_t1000000.png
水平平均された凝結成分気体の鉛直分布		cnd-mean_t0100000.png	cnd-mean_t0200000.png	cnd-mean_t0300000.png	cnd-mean_t0400000.png	cnd-mean_t0500000.png	cnd-mean_t0600000.png	cnd-mean_t0700000.png	cnd-mean_t0800000.png	cnd-mean_t0900000.png	cnd-mean_t1000000.png
安定度. 黒は全量, 赤は温度の寄与, 青は分子量の寄与		Zprof_Stab_t0100000.png	Zprof_Stab_t0200000.png	Zprof_Stab_t0300000.png	Zprof_Stab_t0400000.png	Zprof_Stab_t0500000.png	Zprof_Stab_t0600000.png	Zprof_Stab_t0700000.png	Zprof_Stab_t0800000.png	Zprof_Stab_t0900000.png	Zprof_Stab_t1000000.png
温位の式の各項の寄与	Zprof_PotTempTend_t0000000.png	Zprof_PotTempTend_t0100000.png	Zprof_PotTempTend_t0200000.png	Zprof_PotTempTend_t0300000.png	Zprof_PotTempTend_t0400000.png	Zprof_PotTempTend_t0500000.png	Zprof_PotTempTend_t0600000.png	Zprof_PotTempTend_t0700000.png	Zprof_PotTempTend_t0800000.png	Zprof_PotTempTend_t0900000.png	Zprof_PotTempTend_t1000000.png
温位の水平平均からのずれ	PotTemp_t0000000.png	PotTemp_t0100000.png	PotTemp_t0200000.png	PotTemp_t0300000.png	PotTemp_t0400000.png	PotTemp_t0500000.png	PotTemp_t0600000.png	PotTemp_t0700000.png	PotTemp_t0800000.png	PotTemp_t0900000.png	PotTemp_t1000000.png
水平速度	VelX_t0000000.png	VelX_t0100000.png	VelX_t0200000.png	VelX_t0300000.png	VelX_t0400000.png	VelX_t0500000.png	VelX_t0600000.png	VelX_t0700000.png	VelX_t0800000.png	VelX_t0900000.png	VelX_t1000000.png
鉛直速度	VelZ_t0000000.png	VelZ_t0100000.png	VelZ_t0200000.png	VelZ_t0300000.png	VelZ_t0400000.png	VelZ_t0500000.png	VelZ_t0600000.png	VelZ_t0700000.png	VelZ_t0800000.png	VelZ_t0900000.png	VelZ_t1000000.png
エクスナー関数	Exner_t0000000.png	Exner_t0100000.png	Exner_t0200000.png	Exner_t0300000.png	Exner_t0400000.png	Exner_t0500000.png	Exner_t0600000.png	Exner_t0700000.png	Exner_t0800000.png	Exner_t0900000.png	Exner_t1000000.png
乱流拡散係数	Km_t0000000.png	Km_t0100000.png	Km_t0200000.png	Km_t0300000.png	Km_t0400000.png	Km_t0500000.png	Km_t0600000.png	Km_t0700000.png	Km_t0800000.png	Km_t0900000.png	Km_t1000000.png
H2O(g)混合比の分布	H2O-g_lin_t0000000.png	H2O-g_lin_t0100000.png	H2O-g_lin_t0200000.png	H2O-g_lin_t0300000.png	H2O-g_lin_t0400000.png	H2O-g_lin_t0500000.png	H2O-g_lin_t0600000.png	H2O-g_lin_t0700000.png	H2O-g_lin_t0800000.png	H2O-g_lin_t0900000.png	H2O-g_lin_t1000000.png
NH3(g)混合比の分布	NH3-g_lin_t0000000.png	NH3-g_lin_t0100000.png	NH3-g_lin_t0200000.png	NH3-g_lin_t0300000.png	NH3-g_lin_t0400000.png	NH3-g_lin_t0500000.png	NH3-g_lin_t0600000.png	NH3-g_lin_t0700000.png	NH3-g_lin_t0800000.png	NH3-g_lin_t0900000.png	NH3-g_lin_t1000000.png
H2S(g)混合比の分布	H2S-g_lin_t0000000.png	H2S-g_lin_t0100000.png	H2S-g_lin_t0200000.png	H2S-g_lin_t0300000.png	H2S-g_lin_t0400000.png	H2S-g_lin_t0500000.png	H2S-g_lin_t0600000.png	H2S-g_lin_t0700000.png	H2S-g_lin_t0800000.png	H2S-g_lin_t0900000.png	H2S-g_lin_t1000000.png
H2O(s)雲の混合比の分布 1e-3 〜 1e-8 までを対数的にプロット	H2O-s-Cloud_t0000000.png	H2O-s-Cloud_t0100000.png	H2O-s-Cloud_t0200000.png	H2O-s-Cloud_t0300000.png	H2O-s-Cloud_t0400000.png	H2O-s-Cloud_t0500000.png	H2O-s-Cloud_t0600000.png	H2O-s-Cloud_t0700000.png	H2O-s-Cloud_t0800000.png	H2O-s-Cloud_t0900000.png	H2O-s-Cloud_t1000000.png
NH4SH(s)雲の混合比の分布 1e-3 〜 1e-8 までを対数的にプロット	NH4SH-s-Cloud_t0000000.png	NH4SH-s-Cloud_t0100000.png	NH4SH-s-Cloud_t0200000.png	NH4SH-s-Cloud_t0300000.png	NH4SH-s-Cloud_t0400000.png	NH4SH-s-Cloud_t0500000.png	NH4SH-s-Cloud_t0600000.png	NH4SH-s-Cloud_t0700000.png	NH4SH-s-Cloud_t0800000.png	NH4SH-s-Cloud_t0900000.png	NH4SH-s-Cloud_t1000000.png
NH3(s)雲の混合比の分布 1e-3 〜 1e-8 までを対数的にプロット	NH3-s-Cloud_t0000000.png	NH3-s-Cloud_t0100000.png	NH3-s-Cloud_t0200000.png	NH3-s-Cloud_t0300000.png	NH3-s-Cloud_t0400000.png	NH3-s-Cloud_t0500000.png	NH3-s-Cloud_t0600000.png	NH3-s-Cloud_t0700000.png	NH3-s-Cloud_t0800000.png	NH3-s-Cloud_t0900000.png	NH3-s-Cloud_t1000000.png
H2O(s)雨の混合比の分布 1e-3 〜 1e-8 までを対数的にプロット	H2O-s-Rain_t0000000.png	H2O-s-Rain_t0100000.png	H2O-s-Rain_t0200000.png	H2O-s-Rain_t0300000.png	H2O-s-Rain_t0400000.png	H2O-s-Rain_t0500000.png	H2O-s-Rain_t0600000.png	H2O-s-Rain_t0700000.png	H2O-s-Rain_t0800000.png	H2O-s-Rain_t0900000.png	H2O-s-Rain_t1000000.png
NH4SH(s)雨の混合比の分布 1e-3 〜 1e-8 までを対数的にプロット	NH4SH-s-Rain_t0000000.png	NH4SH-s-Rain_t0100000.png	NH4SH-s-Rain_t0200000.png	NH4SH-s-Rain_t0300000.png	NH4SH-s-Rain_t0400000.png	NH4SH-s-Rain_t0500000.png	NH4SH-s-Rain_t0600000.png	NH4SH-s-Rain_t0700000.png	NH4SH-s-Rain_t0800000.png	NH4SH-s-Rain_t0900000.png	NH4SH-s-Rain_t1000000.png
NH3(s)雨の混合比の分布 1e-3 〜 1e-8 までを対数的にプロット	NH3-s-Rain_t0000000.png	NH3-s-Rain_t0100000.png	NH3-s-Rain_t0200000.png	NH3-s-Rain_t0300000.png	NH3-s-Rain_t0400000.png	NH3-s-Rain_t0500000.png	NH3-s-Rain_t0600000.png	NH3-s-Rain_t0700000.png	NH3-s-Rain_t0800000.png	NH3-s-Rain_t0900000.png	NH3-s-Rain_t1000000.png
凝結性成分気体の混合比の分布	Gas_lin_t0000000.png	Gas_lin_t0100000.png	Gas_lin_t0200000.png	Gas_lin_t0300000.png	Gas_lin_t0400000.png	Gas_lin_t0500000.png	Gas_lin_t0600000.png	Gas_lin_t0700000.png	Gas_lin_t0800000.png	Gas_lin_t0900000.png	Gas_lin_t1000000.png
雲の混合比の分布 1e-3 〜 1e-8 までを対数的にプロット	Cloud_t0000000.png	Cloud_t0100000.png	Cloud_t0200000.png	Cloud_t0300000.png	Cloud_t0400000.png	Cloud_t0500000.png	Cloud_t0600000.png	Cloud_t0700000.png	Cloud_t0800000.png	Cloud_t0900000.png	Cloud_t1000000.png
雨の混合比の分布 1e-3 〜 1e-8 までを対数的にプロット	Rain_t0000000.png	Rain_t0100000.png	Rain_t0200000.png	Rain_t0300000.png	Rain_t0400000.png	Rain_t0500000.png	Rain_t0600000.png	Rain_t0700000.png	Rain_t0800000.png	Rain_t0900000.png	Rain_t1000000.png