2017 Fiscal Year Annual Research Report
Advanced Modeling of Cloud Microphysics for Exascale Computers using the Super-Droplet Method
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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 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (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 |
本年度は、積乱雲のシミュレーションを繰り返し実施し、混相雲用のSCALE-SDMの性能の検証と改良を進めた。氷粒子には氷晶・霰・雹・雪片などの多様な形態があり、その形成メカニズムも複雑である。そのため、水雲と比べ、混相雲の雲微物理過程にはまだ未解明の部分が多い。本研究では、氷粒子を多孔性の回転楕円体で近似するChen and Lamb (1994)のモデルをベースにし、氷晶核の組成や凍結メカニズムなどに関する最先端の知見をモデルに反映することで、混相雲用SCALE-SDMを開発した。しかし、それだけでは観測との整合性は良くなかった。そこで、各素過程モデルの妥当性を再検討し、昇華・ライミング・凝集などの過程について大小様々な改良を実施した。その結果、得られる氷晶・霰・雹・雪片の大きさや質量の分布が、積乱雲の実際の観測結果とよく一致するようになった。
また、本年度も貿易風帯の積雲場を対象としたSCALE-SDMの性能検証実験を継続し、10m程度以下の細かい空間格子を使わないと正確な数値計算ができない理由を明らかにした。広く用いられているバルク型雲微物理モデルとの比較も行った。さらに、過飽和度のSGS乱流ゆらぎモデルの開発と検証を進めた。大気粒子の帯電が雲に及ぼす影響の評価も行い、晴天積雲では帯電により雨粒の形成が大きく抑制されるという予備的結果を得ることができた。雲凝結核の活性化・凝結成長ダイナミクスにおける分岐構造の解析を行い、状況によって活性化と成長が区別できなくなることがあることを初めて示した。TwomeyのCCN活性化モデルの導入による超水滴法の高速化について検討を行った。エクサスケールコンピュータの利用を見据え、SCALE-SDMのコア性能・スレッド並列性能をさらに向上させる方法を模索した。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] 荒木健太郎, 當房豊, 山下克也, 佐藤陽佑, 鈴木健太郎, 瀬戸里枝, 川合秀明, 山内晃, 小池真, 三隅良平, 三浦和彦, 島伸一郎, 橋本明弘, 田尻拓也, Tzu-Hsien Kuo, 岩田歩, 折笠成宏, 木ノ内健人2017
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