2016 Fiscal Year Annual Research Report
超水滴法の高度化によるエクサスケール時代を見据えた先駆的雲解像モデルの開発
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26286089
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
島 伸一郎 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (70415983)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 陽祐 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 基礎科学特別研究員 (10633505)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 計算科学 / 高性能計算(HPC) / 気象学 / 雲微物理学 / エアロゾル・雲相互作用 / 超水滴法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の主たる目的は、世界に先駆けて豪雨をもたらす積乱雲のふるまいとそれに伴う雷の発生を高精度かつ高速に計算できる雲解像モデルを開発することである。超水滴法という研究代表者らが独自に開発してた数値計算手法を、さらに高度化することによりこの目的を達成する。
本年度は、開発した雲解像モデルを使って北西大西洋の貿易風帯の浅い積雲場を数値計算する応用研究と、超水滴法の氷相過程の扱いの精密化を実施し、超水滴法の雷過程への拡張にも着手した。以下それぞれの概要を述べる。
貿易風帯の浅い積雲の数値的研究は数多くなされてきた。しかし、正確な数値解を得るために必要な空間解像度はどれくらいの大きさであるのかという、基本的な知見が実はまだ明らかになっていなかった。そこで我々は、超水滴法という原理的な手法を使うことにより雲微物理モデルに起因する不確実性を排除した上で、格子サイズを徹底的に細かくしていく調査を行った。その結果、貿易風帯の浅い積雲の正確な数値解を得るには10m程度の解像度が必要であることが、今回初めて明らかになった。さらに、従来的な雲微物理モデルを使った場合の解像度収束性も調べ、超水滴法と比較した。また、このような積雲場がこれまで知られていなかった興味深い乱流構造を示すことも発見した。
前年度に超水滴法を氷相過程に拡張したが、これをさらに精緻化し、氷粒子の昇華成長、氷粒子と過冷却液滴の衝突併合による霰や雹の形成、氷粒子同士の凝集による雪片の形成などを、より精密に計算ができるよう改良した。これにより、積乱雲の中で氷粒子の形状や密度がどのように変わっていくのか陽に計算できるようになった。この新しいモデルの性能検証も始めている。
また、雷の素過程に関する最新の知見を調査し、超水滴法に実装する準備としてまずは従来的な雲微物理モデルで予備的実験を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
浅い積雲の実験で興味深い結果がでたためその分析に時間を割いた。その結果、精緻化した氷相過程の性能検証がまだ不十分で、雷過程の実装もまだ終わっていないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
期間延長が受理されたので、次年度中に改良した氷相過程の性能検証と雷過程の実装を実施する。
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| Causes of Carryover |
研究遂行に想定以上に時間を要したことによる当初計画の遅延・変更と、補助事業の目的をより精緻に達成するための研究の実施のため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在投稿中の論文の投稿料と、研究打合せや学会発表に使用する。
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Research Products
(15 results)
