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deepconv/arare4 : H2O の凝縮を考慮した木星雲対流

計算の概要

Nakajima et al (2000) の設定を従い, 木星大気での雲対流をシミュレートする. 凝縮成分は H2O のみ考慮し, 基本場の H2O 混合比の湿度は 100 km 付近より上空で 75% とする.

• 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.
• 浮力は, 温度と凝縮成分の基本場からのずれから評価.
• 最下層の混合比フラックスはバルク法で評価.
• 最下層の熱フラックスはバルク法で評価. F = Cd Cp ρ v ΔT (Cd = 1.5e-3, V = 100).

木星計算の続き.

計算設定

• 基本場の設定
  • 温度: 0 km (30 bar) ～ 170km (0.5 bar) まで等温位, 170km (0.5 bar) より上は温度一定
  • 相対湿度: 75% (100 km より上)
  • 放射強制: -1 K/day (高度 90km から 175 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
    • H2O: 相対湿度 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
    • 温度フラックス: バルク法
    • 混合比フラックス: バルク法
• 初期条件
  • 100 kmに, 最大 0.5 k の温度擾乱を設定.

設定ファイル

arare.conf

備忘録

結果一覧

anal_MixRtAll_s1_anim.gif H2O(g) の混合比. -1e-3 ～ 1e-3 を対数的にプロット	MixRt_s1_anim.gif H2O(g) の混合比の基本場からのずれ. 0 ～ 1e-3 を対数的にプロット
MixRt_s2_anim.gif H2O 雲の混合比. 0 ～ 1e-3 を対数的にプロット	MixRt_s3_anim.gif H2O 雨の混合比. 0 ～ 1e-3 を対数的にプロット
PotTemp_anim.gif 温位	VelX_anim.gif 水平速度
VelZ_anim.gif 鉛直速度	anal_BuoyAll_anim.gif 浮力
anal_BuoyTemp_anim.gif 浮力(温度の寄与)	anal_BuoyMolWt_anim.gif 浮力(分子量効果)
anal_BuoyDrag_anim.gif 浮力(引きづり効果)