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deepconv/arare4 での断熱線の計算

概要

deepconv において, 各凝縮成分の相平衡状態は, 計算コストの問題から, Sugiyama et al. (2006) で用いたギブス自由エネルギー最小化法 ではなく, 飽和蒸気圧と化学反応の圧平衡定数で与えることとした. 飽和蒸気圧の経験式として Antoine の式(化学便覧 改訂 5 版)を用いる. 潜熱はクラウジウス・クラペイロンの式に Antoine の式を代入することで得る. NH4SH の生成反応の圧平衡定数は Lewis (1969) より得る.

Sugiyama et al. (2006) で示された静的安定度の鉛直分布 を表現できるか確認するために, 対流モデルに含まれる相平衡状態を計算するためのコード群を用いて 断熱温度減率と静的安定度の見積もりを行った. 破線は Sugiyama {it et al}. (2006) の結果である. 大気深部での温度圧力は Sugiyama et al と同じ値(2.0e6 Pa において 441.0 K)を用いた.

計算プログラム

• 平衡計算のためのプログラム
  • eccm2.f90

計算結果

木星大気組成を太陽組成(Asplund et al., 2005)の 1 倍とした時の結果を示す. 水素の比熱の温度依存性を無視したために, 断熱温度減率は最大で 25% のずれを生じる. しかし, 各凝縮成分の凝結高度と静的安定度の値のずれは小さく, 成層構造がおおむね正しく表現できることが示された.

Sugiyama et al. (2006) で用いた水素等の比熱の温度依存性は以下を参照.

• 比熱の温度依存性

計算結果一覧

temp.png 温度	dtdz.png 断熱温度勾配	stab.png 静的安定度
molfr_H2O.png モル比 (水)	molfr_NH3.png モル比 (アンモニア)	molfr_H2S.png モル比 (硫化水素)