同期回転惑星

概要

dcpam5 において水惑星を同期回転 (日射分布が移動しない) 状態に置いた実験を行った. 自転角速度は地球の 1 倍, 解像度は T21 である.

実験環境

• システム: PC
  • /proc/cpuinfo の model name: Intel(R) Core(TM)2 Duo CPU E6750 @ 2.66GHz
  • OS: GNU Debian Linux 5.0
  • uname -a: Linux fermat 2.6.26-1-686-bigmem #1 SMP Fri Mar 13 18:52:29 UTC 2009 i686 GNU/Linux
• コンパイラ: Intel(R) Fortran Compiler for applications running on IA-32, Version 10.1 Build 20080312 Package ID: l_fc_p_10.1.015
• 依存するライブラリとバージョン
  • netCDF ver. 4.0
  • gtool5 ver. 20090324
  • ISPACK ver. 0.71
  • spmodel ver. 0.5.0

実験設定

• プログラム: dcpam5 ver. 20090428 (cvs)
  • ソースツリー
  • [tar.gz]
• NAMELIST ファイル: <URL:./archive/dcpam_ape_T21L16.nml.txt>
• 初期値
  • 東西風速: 15 × cos(φ) [m s-1]. (φ: 緯度)
  • 地表面気圧: 1.0e+5 [Pa].
  • 温度の基本場: 250 [K] に微小擾乱を与えた.
• 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])
• 境界条件
  • 水平(λ,φ) : 周期境界条件
  • 鉛直(σ) : dσ/dt = 0 (σ = 0, 1)
• 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
  • 経度格子点数 : 64 (5.6 度 x 5.6 度)
  • 緯度格子点数 : 32 (5.6 度 x 5.6 度)
  • 鉛直層数 : 16
• 最大波数: 21
• 積分時間: 2000 日
  • 150 - 200 日を解析に使用 (他の計算との比較のため)
• 時間間隔: 8 分
• 惑星半径: 6.371e+6 [m]
• 自転角速度: 7.2921e-5 [s-1]
• 重力加速度: 9.8 [m/s^2]
• 乾燥大気定圧比熱: 1004.6 [J K^-1 kg^-1]
• 乾燥大気平均分子量: 28.964e-3 [kg mol-1]
• 乾燥大気気体定数: 287.04 [J K^-1 kg^-1]
• 最大波数に対する e-folding time: 3.0 [hours]
• 超粘性の次数: 8
• 力学過程
  • プリミティブ方程式系
• 物理過程
  • 積雲パラメタリゼーション: 湿潤対流調節 (Manabe et al., 1965)
  • 大規模凝結
  • 放射
    • 灰色放射
    • 経度 0 - 180 度に時間変化しない日射分布を与える
    • 短波を計算する時間ステップ: 8 分
    • 長波を計算する時間ステップ: 8 分
  • 地表面: SWAMP (熱容量: 0)

実行結果に関する付加情報

• 標準出力: <URL:./archive/dcpam_ape_T21L16.log.txt>

実験結果

EVap-x0-180_timeseries-xymean.png	EVap-x180-360_timeseries-xymean.png	EVap_timeseries-xymean.png
OLR-x0-180_timeseries-xymean.png	OLR-x180-360_timeseries-xymean.png	OLR_timeseries-xymean.png
Rain-x0-180_timeseries-xymean.png	Rain-x180-360_timeseries-xymean.png	Rain_timeseries-xymean.png
SLR-x0-180_timeseries-xymean.png	SLR-x180-360_timeseries-xymean.png	SLR_timeseries-xymean.png
Sens-x0-180_timeseries-xymean.png	Sens-x180-360_timeseries-xymean.png	Sens_timeseries-xymean.png
Tg-x0-180_timeseries-xymean.png	Tg-x180-360_timeseries-xymean.png	Tg_timeseries-xymean.png
flux-x0-180_timeseries-xymean.png	flux-x180-360_timeseries-xymean.png	flux_timeseries-xymean.png
ps-x0-180_timeseries-xymean.png	ps-x180-360_timeseries-xymean.png	ps_timeseries-xymean.png
surface-flux_y-x0-180.png	surface-flux_y-x180-360.png	surface-flux_y-xmean.png
EVap_xy.png	OLR_xy.png	Rain_xy.png
SLR_xy.png	SSR_xy.png	Sens_xy.png
Tg_xy.png	ps_xy.png
T_yz-x270.png	T_yz-x90.png	T_yz-xmean.png
q_yz-x90.png	q_yz-x270.png	q_yz-xmean.png
u_yz-x90.png	u_yz-x270.png	u_yz-xmean.png
v_yz-x90.png	v_yz-x270.png	v_yz-xmean.png
T_xy-z0.png	T_xz-y0.png	q_xy-z0.png
SigDot_xz-y0.png	surface-flux_y0.png	u_xz-y0.png
u_xy-sigma0.5.png	v_xy-sigma0.2.png	v_xy-sigma0.5.png
T_xy-sigma0.7.png

参考文献

• Arakawa, A., Suarez, M.J., 1983: Vertical differencing of the primitive equations in sigma coordinates., Mon. Wea. Rev., 111, 34-45.
• Asselin, R., 1972: Frequency Filter for Time Integrations, Mon. Wea. Rev., 100, 487-490.
• Manabe, S., Smagorinsky, J., and Strickler, R. F., 1965: Simulated climatology of a general circulation model with a hydrologic cycle. Mon. Weather Rev., 93, 769-798.