2018 Fiscal Year Research-status Report
直交格子積み上げ法によって格子形成した雲解像モデルの開発
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16K13881
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
重 尚一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60344264)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 雲解像モデル / 直交格子積み上げ法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、熱帯陸上降水システムの再現に必要十分な計算効率の高い雲解像モデルを「直交格子積み上げ法」（Nakahashi 2003）に基づいて開発することである。直交格子積み上げ法は、異なる解像度を持つ複数のキューブを重なり合わないように配置することで計算領域を表現する手法である。水平スケールの小さい積雲対流を捉える必要がある地面付近では水平解像度を高く、水平スケールの大きい層状性雲が支配的な上空で水平解像度を低くすることで、全体を一律に高い解像度で表現することに比べて格子点数を減らし効率的な表現につながる。
昨年度までに、雲微物理過程（Kessler 1969)と正定値フィルター（Smolarkiewicz 1989）を導入した雲解像モデルの開発を行った。今年度はこの雲解像モデルへの直交格子積み上げ法の導入に取り組んだ結果、異なる解像度を持つキューブの境界面において正定値性に問題が生じることが判明した。正定値性とは変数が数値計算上のノイズにより負の値にならないことを保証するもので、本研究が対象とする雲粒・雨滴などの水物質の質量のような非負の変数を適切に計算するために必要となる。導入していた正定値フィルターは、移流によってセルの値が負にならないように流出するフラックスを際にに隣り合う２つのセルの値を参照しているが、上記の境界面において１つの粗い解像度を持つセルに対し２つの細かい解像度を持つセルが接しているため、そのまま適用することができない事が判明した。この問題点を解決するために、研究協力者の武村が複数の格子を重ね合わせて領域を表現する重合格子法用に開発したフラックスフィルターを応用した新たなフラックスフィルターを考案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
雲微物理過程の導入が容易な温位を予報変数とする支配方程式の非静力学大気モデルを新規開発したため、当初の予定より遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たなフラックスフィルターを雲解像モデルに実装して検証実験を行う予定である。このフラックスフィルターは重合格子法で直交格子積み上げ法と同様に生じる格子境界においてのフラックスの調整に成功しているため、新たに考案したフラックスフィルターも格子境界における問題を解決可能であると期待できる。
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| Causes of Carryover |
（理由）
雲微物理過程の導入が容易な温位を予報変数とする支配方程式の非静力学大気モデルを新規開発したため、進捗状況が当初の予定より遅れているため。
（使用計画）
雲解像モデルの開発を加速するための人件費ならびに数値実験に必要な大型計算機代などに使用する。
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