対流渦の直接数値計算による惑星CO_2大気の光化学安定性に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13874053
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 林 祥介 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20180979)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小高 正嗣 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 ; 倉本 圭 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50311519) ; 渡部 重十 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90271577)
• Keywords: 火星大気 / 鉛直対流 / 内部重力波 / 鉛直伝搬 / 波の砕破 / 鉛直渦拡散 / 大気光化学 / 大気進化

Research Abstract

本年度は,これまで我々が開発してきた火星大気二次元対流数値シミュレーションコードを用いて,本研究が目標とする数値計算の実行可能性を検討するべく予備的数値実験を行った.放射に駆動される鉛直対流を表現するためには100m程度の空間分解能が必要となる.一方,この鉛直対流を起源とする重力波が上方伝搬し砕波に至るまでを表現するためには十分な高度領域と分解能を確保しなければならない.分解能の確保と高度領域の確保とをどのように両立させれば良いかは利用できる計算機の性能に依存している.
いくつかの数値実験の結果,高度50kmまでは100m程度の空間分解能のまま計算領域を単純に延長することにより,鉛直対流とそれによって励起される重力波の計算が可能であることを確認した.計算された重力波の水平波長は15〜20km程度,鉛直波長は10km程度,温位振幅は高度40km付近で10K前後となった.計算結果から波による鉛直熱輸送を計算し,これを温位勾配にともなう拡散によってなされたものとして鉛直渦拡散係数を見積もると,その値は鉛直1次元光化学モデルにおいて用いられている渦拡散係数と同程度の値であることがわかった.
京都大学大型計算機センターのスーパーコンピュータ(富士通VPP800)を用いて上記の計算を1モデル日実行するのに必要なCPU時間は約8時間である.これより本研究が目標とする高度100kmまで計算領域を拡大するためには,数値モデルの並列化が望ましいことが確認された.これは次年度の新たな課題である

Research Products

• [Publications] 小高正嗣 他: "2次元非弾性系を用いた火星大気放射対流の数値計算"ながれ,ながれマルチメディア. 20・6(http://www.nagare.or.jp/mm/2001/odaka/). (2001)
• [Publications] 小高正嗣: "火星大気の鉛直対流"遊星人. 10・2. 48-55 (2001)
• [Publications] Tokuta Yokohata, Kiyoshi Kuramoto: "Collapse condensation and runaway evapolation of CO2 on Mars : Climate change driven by H2O ice cover"Proc.34th ISAS Lunar and Planet.Symp.. 13-16 (2001)
• [Publications] Odaka Masatsugu他: "Martian atmospheric convection with a two-dimensional anelastic model : dust injection due to convective wind"Proc.34th ISAS Lunar and Planet.Symp.. 17-21 (2001)