熱帯大気中の二次元積雲対流の数値計算-初期の大気湿.pptVIP

熱帯大気中の二次元積雲対流の数値計算-初期の大気湿度に対する感度- 地球および惑星大気科学研究室 今関 翔 序論:積雲対流とは 序論:研究内容 ? 初期の大気湿度に対する積雲対流の発達の感度実験 ? 地球流体電脳倶楽部 deepconv プロジェクト(/library/deepconv/) の一環として開発した, 二次元雲対流モデルを用いた ? 湿度ゼロの乾燥した層を与える ? 大気境界層～対流圏中部で感度を見る ? 水平領域の半分を乾燥させる 序論: 研究の目的と背景 背景 ? 環境の湿度場が積雲対流の発達に影響する ? Derbyshire (2004): 自由対流圏の湿度に対する感度実験 ? Takemi (2007): 大気境界層 と自由対流圏の湿度に対する感度実験 序論: 先行研究における問題点と実験設定 数値計算の概要: モデルの基礎方程式系 数値計算の概要: 計算設定 ? 計算領域: 水平領域 (x) 512 ㎞, 鉛直領域 (z) 30 ㎞ ? 積分時間: 216000 sec (60 hour) ? 格子間隔: 水平方向 500 m, 鉛直方向 250 m ? 時間ステップ: 音波関連項 0.5 sec, 音波以外の項 5 sec ? 初期条件: 高度 300 m に振幅 0.3 K のランダムな擾乱を与える ? 基本場: 熱帯域の海洋における気温と相対湿度の観測値 (Yamasaki, 1983) を使用する. 気圧は上記の値と静水圧の式から求める 結果と考察（Hd = 4 km 実験） 結論 * 本発表の目次 序論 数値計算の概要 結果と考察 結論 ? 水の相変化を伴う鉛直対流 （空間スケール: O (1 km)～O (10 km), 時間スケール: O (1 hour) ) ? 地球大気の鉛直構造を決定する上で重要なものの一つ ? Riehl and Malkus (1958): 熱帯収束帯におけるエネルギー収支解析 　　 ? 積雲対流による熱輸送が, 熱帯大気の全熱エネルギーの鉛直分布の維持に関わる ? 湿度の水平非一様な分布との関連性 35°S 35°N http://weather.is.kochi-u.ac.jp/sat/ALL/ 赤道 70°E 150°W 赤道付近の雲画像 (2010/01/01) 目的 ? 乾燥した領域を含む大気湿度の下での積雲対流の発達の構造を研究する 本研究では, 「自由対流圏の乾燥によって深い (背の高い) 対流の発達が抑制される （Derbyshire, 2004）」 という乾燥した湿度場の影響に焦点を当てた実験を行う 初期の湿度ゼロ 256 km 0 km 512 km Hd x z ?乾燥した層を与える高度が 2 km 以上 に固定されていた ? 自由対流圏を乾燥させても 深い対流の抑制は見られなかった ?自由対流圏の乾燥の度合いが小さい 5 10 15 0 0 相対湿度 (%) 20 40 60 80 100 2 Derbyshire (2004) での相対湿度の鉛直分布 高度 [km] 対流圏界面 0 20 40 60 80 100 [km] 10 5 0 13 高度 相対湿度 (%) 自由対流圏 ? 一定の高度以上の初期の大気湿度をゼロにする ? 水平領域の半分 (0 km～256 km) を乾燥させる ? 乾燥させる層の下限: 1 km～7 km 乾燥を与える領域の初期の相対湿度の鉛直分布 5 [km] 高度 0 20 40 60 80 90 0 相対湿度 (%) 7 6 4 3 2 1 ～ ～ 30 25 % Hd Takemi (2007) での相対湿度の鉛直分布 二次元準圧縮方程式系 (Klemp and Wilhemson, 1978) 変数は 水平一様な基本場 とそこからの偏差 に分けて扱っている 運動方程式 圧力方程式 熱の式 凝結成分の混合比の保存式 ? 乱流過程 ? Klemp and Wilhemson (1978) の 1.5 次のサブグリッドスケール乱流モデル ? 雲物理過程 ? Kessler (1969) の暖かい雨のバルクパラメタリゼーション ? 物理過程 (I) ? 地表面からの運動量?熱?水蒸気フラックスあり ? 物理過程 (II) ? 水平一様な放射冷却およびニュートン冷却あり ? 境界条件 ? 水平方向は周期境界条件, 鉛直方向は対称境界条件 ? 時間積分 ? モード別時間分割