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. 標準実験に比べて以下を変更.

放射強制の大きさを 1/10 倍に変更
領域の大きさを 2 倍に変更

但し, 比較のため, 図は x = 0 km ～ 512 km の範囲をプロットしている.

計算設定

計算領域
- 水平 1024 km,
- 鉛直 300 km (下端で 30 bar, 上端で 0.00015 bar)
- 解像度: 水平, 鉛直ともに 2.0 km
時間ステップ
- 長い時間ステップ: 8 秒
- 短い時間ステップ: 0.8 秒 (音波に対するクーラン数は約 0.4)
温度の初期分布:
- 0 km (30 bar) -- 200 km(0.1 bar) までは等温位(30 bar で温度 490 K, 0.1 bar で温度 100 K)
- 200 km より上空では等温.
- 温度勾配に不連続が生じないように, 等温位領域と等温度領域の境界を双曲線関数を用いてなめらかにつなぐ.
放射強制:
- 高度 140 km (2 bar) から高度 200 km (0.1 bar) の範囲で水平一様に -0.1 K/day の強制.
大気成分
- 乾燥成分気体: H2(g), He(g)
- 凝結成分気体: H2O(g), NH3(g), H2S(g)
  - 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は相対湿度 75%
スポンジ層:
- 高度 200 km より上空にレイリー摩擦, 緩和時間を 500 秒
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 = Kπ(θ_1 - θ_boundary)/ 0.5 Δz (K = 800 m^2/sec)
- 最下層の混合比は拡散的に与える
  - F = K Δq / 0.5 Δz (K = 800 m^2/sec)
初期擾乱
- 高度 110 km に最大 0.5 k の温度擾乱を乱数を用いて与える.
計算モデル時間
- 1e+6 sec (ほぼ 12 地球日)

設定ファイル等

特徴

結果一覧

基本場の値

_ExnerBasicZ.png
エクスナー関数の基本場

_PressBasicZ.png
圧力の基本場

_PotTempBasicZ.png
温位の基本場

_TempBasicZ.png
温度の基本場

_H2O-gBasicZ.png
H2O(g) の基本場

_H2S-gBasicZ.png
H2S(g) の基本場

_NH3-gBasicZ.png
NH3(g) の基本場

_DensBasicZ.png
密度の基本場

_EffMolWtBasicZ.png
分子量効果の基本場

_VelSoundBasicZ.png
音速の基本場

保存性のチェック

_H2O-all_Density_time-change.png
全 H2O 密度の時間変化

_H2O-all_MixRt-time-change.png
全 H2O 混合比の時間変化

_H2S-all_Density-time-change.png
全 H2S 密度の時間変化

_H2S-all_MixRt-time-change.png
全 H2S 混合比の時間変化

_NH3-all_Density-time-change.png
全 NH3 密度の時間変化

_NH3-all_MixRt-time-change.png
全 NH3 混合比の時間変化

温位の式の各成分の寄与

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H2O(g) 保存式の各成分の寄与

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H2S(g) 保存式の各成分の寄与

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NH3(g) 保存式の各成分の寄与

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成層構造

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温位の時間・水平平均

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温位の時間・水平平均

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仮温位の時間・水平平均

温位の水平平均値

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仮温位の水平平均値

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凝結性成分気体の時間・水平平均

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H2O(g) の時間・水平平均

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H2S(g) の時間・水平平均

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NH3(g) の時間・水平平均

凝結成分気体の水平平均値.
赤: H2O(g), 緑: H2S(g), 青: NH3(g)
破線は飽和混合比

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凝結性成分の時間・水平平均

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H2O 雲と H2O 雨の時間・水平平均)

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NH3 雲と NH3 雨の時間・水平平均)

_MixRt-cnd-mean_NH4SH-s.png
NH4SH 雲と NH4SH 雨の時間・水平平均)

全凝結成分気体の時間・水平平均値.
赤: H2O 雲, 緑: NH4SH 雲, 赤: NH3 雲

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温位の水平成分からのずれ

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仮温位の水平成分からのずれ

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無次元圧力

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水平流速

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鉛直流速

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風速ベクトル

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流線関数

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乱流拡散係数

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全凝結成分気体.
赤: H2O 雲, 緑: NH4SH 雲, 赤: NH3 雲

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全雲量.
赤: H2O 雲, 緑: NH4SH 雲, 赤: NH3 雲

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全雨量.
赤: H2O 雲, 緑: NH4SH 雲, 赤: NH3 雲

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H2O(g) の分布

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H2O(g) の分布.

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NH3(g) の分布.

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H2O(s) 雲の分布.
1e-8 ～ 5e-3 を対数的にプロット

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H2O(s) 雨の分布.
1e-8 ～ 5e-3 の範囲を対数的にプロット

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NH4SH(s) 雲の分布.
1e-8 ～ 5e-3 の範囲を対数的にプロット

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NH4SH(s) 雲の分布.
1e-8 ～ 5e-3 の範囲を対数的にプロット

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NH3(s) 雲の分布.
1e-8 ～ 5e-3 の範囲を対数的にプロット

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NH3(s) 雨の分布.
1e-8 ～ 5e-3 の範囲を対数的にプロット

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全密度

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全浮力

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浮力(温度の寄与)

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浮力(凝結成分気体の分子量効果)

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浮力(凝結成分の引きづりの効果)

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安定度

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安定度 (温度の寄与)

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安定度 (凝結成分気体の分子量の寄与)

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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

計算設定

設定ファイル等

特徴

結果一覧