| 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 |
升本 順夫 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 2022)
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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 Annual Research Achievements |
新たな高精度流体離散化法の研究では、不連続ガラーキン法を用いた全球大気力学コアの開発を進め、地球と異なる惑星パラメータでの流体計算を念頭に置いて、浅い大気近似を外す等の拡張を行った。物理的な妥当性を確認するために、同期回転惑星の大気大循環の理想化実験や、小惑星設定での全球 LES 実験を行った。力学-物理カップリングについては、スペクトル要素法での先行研究を調査することで、課題や実現計画をさらに検討した。
要素モデルの構築では、大気の大規模場と積雲対流の空間分布に関する理論モデルと数値モデルの構築を行なった。確率過程に基づいて雲群の可能な位置関係を計算する格子モデルを作成し、雲から数十キロメートル以上離れた位置に作られる下降流の効果が自己組織化に関して重要なプロセスの一つであることを示した。この格子モデルの結果を前年度に開発した自己組織化の程度を定量化する指標の枠組みで議論した。
また、高解像度モデルと全球気候モデルを結合するスーパーパラメタリゼーションにおいて、長期間にわたり安定した計算が行える手法を確立した。このスーパーパラメタリゼーションを用いた場合、赤道ケルビン波の表現性が向上することが示された。その原因として、大気の対流システムを直接計算することにより、潜熱加熱が赤道ケルビン波の成長に適した鉛直分布になっていたことを線形安定性解析によって明らかにした。
さらに高解像度気候モデルで再現すべき海洋過程の検討を進め、南極周極流域での中規模渦と平均流との相互作用が顕著な海底地形の下流側でのみ発達すること、ソマリア沿岸湧昇システムの経年的な変動に対して局所的な風応力の影響とともにロスビー波伝播に伴う遠隔的影響も重要なこと、インドネシア多島海域を通過する波動エネルギーの経路に周期依存性があること、などを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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