| Project Area | Challenge to the new generation cloud-resolving climate simulation |
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| Project/Area Number |
20H05731
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Masumoto Yukio 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (60222436)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河合 佑太 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 特別研究員 (50836434)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥25,350,000 (Direct Cost: ¥19,500,000、Indirect Cost: ¥5,850,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
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| Keywords | 高解像度気候モデル / 高精度全球力学コア / 不連続ガラーキン法 / 対流自己組織化 / 放射対流平衡 / スーパーパラメタリゼーション / 赤道ケルビン波 / 大気海洋結合気候モデル / 要素モデル / 高精度力学コア / パラメタリゼーション / 雲の組織化 / 高精度流体スキーム / 熱帯大気擾乱 / 積雲対流 / 自己組織化現象 / 高解像度大気海洋結合気候モデル / 汎惑星流体モデル / 3次元放射対流平衡 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、従来の大気海洋結合気候モデルを、より統合的で自由度の高いモデルとし、広範な目的に利用できるようにするため、新たに必要となる「新要素モデル」の開発と、様々な惑星の気候計算に応用可能な「汎惑星流体モデル」の構築を目指す。「新要素モデル」は、雲微物理過程から大循環規模までのスケール間相互作用を陽に取り入れるための基礎を形作るとともに、従来型モデルにも適合可能なパラメータ化に貢献する。「汎惑星流体モデル」の構築では、物理表現と計算効率のバランスが取れた高精度流体スキームを研究開発し、大気・海洋モデルへ適用することで、多様な惑星流体の挙動把握に役立たせる。
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| Outline of Final Research Achievements |
A new dynamical core for global atmospheric models based on the discontinuous Galerkin method is developed as the basic research on a new high-precision discretization method. Moist processes and cloud microphysics are incorporated experimentally into the new model, and the model is also expanded to a pan-planetary fluid model.
The perspective of information entropy was incorporated to understand the moist convection processes, particularly focusing on the self-aggregation process. A new stochastic lattice model was also developed to better represent moist convection processes, which can be understood as the phase transition between the moist and dry conditions.
A new superparameterization method, with a special treatment in the interactions between the parent and child models, was developed. It turns out that the better representation of atmospheric equatorial Kelvin waves in the new model is caused by improved vertical profile of heating associated with high altitude precipitation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で得られた成果は、次世代の新たな気候モデルや汎惑星流体モデルの構築に不可欠な基礎的理解を深化させ、現実的設定での実装への大きなステップとなる。特に、汎惑星流体モデルは惑星大気や惑星海洋を統一的に理解するために不可欠なモデルとなることが期待される。また、従来の研究では手薄であったパラメタリゼーションの物理機構に踏み込んだ理解を進めたことにより、従来型の気候モデルに対しても改良の指針を提供する成果を得ており、気候モデルの高度化という視点での学術的意義は大きい。
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