メソモデルの高解像度化に向けた新たな大気境界層乱流モデルの構築

• 研究課題/領域番号: 26800246
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 気象庁気象研究所
• 研究代表者: 北村 祐二 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (40455275)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 大気境界層 / 乱流モデリング / 解像度依存性

研究成果の概要

メソモデルが高解像化されるにつれ，既存の乱流パラメタリゼーションが大気境界層において適用できなくなることが知られている．この問題を解決するために，乱流の長さスケールと空間解像度との関係を高解像度のLarge-Eddy Simulationを用いたアプリオリ解析から推定した．この解析から得られた結果に基づいて，乱流の長さスケールを空間解像度の経験的関数として定式化し，既存のモデルを拡張することで適用した．提案した新しい乱流スキームでは，既存のモデルが適用できない空間解像度であっても，乱流輸送を適切に表現できることを確認した．

研究成果

• [雑誌論文] Improving a Turbulence Scheme for the Terra Incognita in a Dry Convective Boundary Layer (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Kitamura
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 94 号: 6 ページ: 491-506
  • DOI: 10.2151/jmsj.2016-028
  • NAID: 130005286353
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Revisiting the bulk relation for heat flux in the free convection limit (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, Y. and Ito, J.
  • 雑誌名: Boundary-Layer Meteor. 巻: 158 号: 1 ページ: 93-103
  • DOI: 10.1007/s10546-015-0075-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimating dependence of the turbulent length scales on model resolution based on a priori analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuji Kitamura
  • 雑誌名: J. Atmos. Sci. 巻: 72 号: 2 ページ: 750-762
  • DOI: 10.1175/jas-d-14-0189.1
  • 査読あり
• [学会発表] Estimating the energy dissipation rate derived from discretization of the advection term (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, Y. and Nishizawa, S.
  • 学会等名: 2016 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] 移流項の差分化によって生じるエネルギー散逸率の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村 祐二，西澤 誠也
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2016
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] A LES Based Parameterization Scheme for the Terra Incognita in a Planetary Boundary Layer (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, Y.
  • 学会等名: 22nd Symposium on Boundary Layers and Turbulence
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会
• [学会発表] 移流項の差分化によって生じるエネルギー散逸率の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村 祐二，西澤 誠也
  • 学会等名: 日本気象学会2016年春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 年月日: 2016-05-18
• [学会発表] 移流項の差分化によって生じるエネルギー散逸率の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村祐二，西澤誠也
  • 学会等名: 日本気象学会春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 年月日: 2016-05-18
• [学会発表] Developing a parameterization scheme for the gray zone of the atmospheric boundary layer (2015)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, Y.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Developing a parameterization scheme for the gray zone in the atmospheric boundary layer (2015)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, Y.
  • 学会等名: International WS Issues in downscaling of climate change projection
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-10-05
  • 国際学会
• [学会発表] 乱流長さの解像度依存性の推定と大気境界層への適用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村祐二
  • 学会等名: 日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] 数値モデルで診断される地表面熱フラックスの水平解像度依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北村 祐二，伊藤 純至
  • 学会等名: 日本気象学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡市)
  • 年月日: 2014-10-21 – 2014-10-23
• [学会発表] Estimation of the turbulent length scale across terra incognita with its application to a convective boundary layer (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Kitamura
  • 学会等名: 3rd International Workshop on Nonhydrostatic Numerical Models
  • 発表場所: 理化学研究所(神戸市)
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 混合距離の非等方性を考慮した境界層乱流モデルの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北村 祐二
  • 学会等名: 日本気象学会2014年春季大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館(横浜市)
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24