message:l,m:{
<small>
  [ <a href="/">地球流体電脳倶楽部</a> /
    <a href="/library/dcpam">DCPAM</a> /
    <a href="/library/dcpam/sample">計算結果</a> /
    <a href="/library/dcpam/sample/held-suarez-1994.htm">Held and Suarez (1994) テスト</a> /
    <a href="SIGEN.htm">SIGEN.htm</a> ] 
</small>
}
message:l,m,rd:{
= AGCM5 による Held and Suarez (1994) テスト

#* 森川 靖大
#  * 2008/02/10 (森川 靖大) 修正
#  * 2008/01/30 (森川 靖大) 作成

== 概要
DCPAM の力学過程の実装実験の参照用として,
((<AGCM5|URL:/library/agcm5>)) において
Held and Suarez (1994) の力学コアベンチマークテストを行った.
このテストは, 大気大循環モデルの力学過程を
評価するためのベンチマーク計算である.
この実験では, 温度場にニュートン冷却を与え, σ < 0.7 の速度場に
レイリー摩擦を与え,
ニュートン冷却で大気をある温度分布に近づける.
(詳細は Held and Suarez (1994) を参照のこと).

}

message:l,m:{
<ul>
  <li>レイリー摩擦とニュートン冷却の効果は,
      力学過程計算後に得られる
      t+Δt の値 (具体的には, 東西風速, 南北風速, 渦度, 発散, 温度)
      に対する補正として与えられる. 
      つまり, この2つの効果を
      <A HREF="/library/dcpam/dcpam4/dcpam4-20071012/doc/discretization/htm/node4.htm#SECTION004410000000000000000">離散化ドキュメント - leap frog による時間積分と時間フィルター</A>
      における (51) の右辺の第2項, 第3項と並ぶ形で
      として与えている.
      <br><br>

      これら効果を 2Δt の前方差分として与えた場合の実験については
      <A HREF="../2008-02-01_morikawa/index00.htm">こちら</A>
      を参照のこと. 
</ul>

}
message:l,m,rd:{

環境, およびパラメータは以下の通り. 
結果は下記に記す.

== 実験環境
}
message:l,m:{
<table border="1" cellspacing="1" cellpadding="5" align="center">
  <tr>
    <td width="20%">システム (uname -a)</td>
    <td>
      SUPER-UX unix 17.1  SX-8R
    </td>
  </tr>
  
  <tr>
    <td width="20%">コンパイラ</td>
    <td>
      FORTRAN90/SX
    </td>
  </tr>

  <tr>
    <td width="20%">依存するライブラリとバージョン</td>
    <td>
      <ul>
	<li> DCL 5.3.2
	<li> GTOOL3
	<li> ISPACK ver 0.71
      </ul>
    </td>
  </tr>

</table>
}
message:l,m,rd:{
== 実験設定
}
message:l,m:{
<table border="1" cellspacing="1" cellpadding="5" align="center">
  <tr>
    <td width="20%">プログラムのソースコード</td>
    <td>
      <a href="agcm5.3-20020620-hs94">agcm5.3-20020620 の物理過程の効果を外し, 補正として
      Held and Suarez (1994) の効果を加えた</a>
      [<a href="agcm5.3-20020620-hs94.tar.gz">TAR.GZ</a>] <br>
      <a href="agcm5.3-20020620-hs94/src/Mkinclude">ビルド時の設定ファイル</a>
    </td>
  </tr>

  <tr>
    <td width="20%">NAMELIST ファイル</td>
    <td>
      <a href="info00/agcm5.t42l20.hs94.nml">info00/agcm5.t42l20.hs94.nml</a>
    </td>
  </tr>

  <tr>
    <td width="20%">初期値</td>
    <td>
      渦度, 発散, 比湿はゼロ.
      地表面気圧は一定 (1000 hPa).
      温度は基本場が 250 K で微小擾乱が与えられている.
      擾乱の分布については
      <a href="#label-6">初期値および実験結果</a> の項目を参照のこと. 
    </td>
  </tr>

  <tr><td colspan="2">&nbsp;</td></tr>

  <tr>
    <td>計算領域</td>
    <td>
      水平(λ,φ)      : 全球 (λ=[0, 360], φ=[-90, 90])<br>
      鉛直(σ=p/p<sub>0</sub>) : 大気下端〜上端 (σ = [0, 1])
    </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>時間間隔</td>
    <td>20 分</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>積分時間</td>
    <td>1200 日</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>境界条件</td>
    <td>
      水平(λ,φ) : 周期境界条件<br>
      鉛直(σ)    : dσ/dt = 0 (σ = 0, 1)
    </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>数値解法</td>
    <td>
      <ul>
        <li>水平(λ,φ) : スペクトル法 (球面調和関数展開・三角形切断)<br>
        <li>鉛直(σ)    : 差分法
                          (<a href="#References">Arakawa and Suarez, 1983</a>)<br>
        <li>時間(t)     : リープフロッグスキーム.
	  <ul>
		     <li> ただし重力波の項にはセミインプリシット法を用いる. 
                          時間フィルター (<a href="#References">Asselin, 1972</a>).
		          を用いる. フィルター係数は 0.05
	  </ul>
      </ul>
    </td>
  </tr>
  <tr><td colspan="2">&nbsp;</td></tr>

  <tr>
    <td>空間解像度</td>
    <td>
      東西格子点数 : 128<br>
      南北格子点数 : 64<br>
      鉛直格子点数 : 20
    </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>最大波数</td>
    <td>42</td>
  </tr>
  <tr><td colspan="2">&nbsp;</td></tr>
  
  <tr>
    <td>惑星半径</td>
    <td>6.371e+6 [m]</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>回転角速度</td>
    <td>7.292e-5 [1/s]</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>重力加速度</td>
    <td> 9.8 [m/s^2]</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>大気定圧比熱</td>
    <td>1004.6  [J K^-1 kg^-1] </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>大気気体定数</td>
    <td>287.04  [J K^-1 kg^-1] </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>最大波数に対する e-folding time</td>
    <td>8640.0  [s] </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>超粘性の次数</td>
    <td>8</td>
  </tr>
</table>
}
message:l,m,rd:{
== 実行結果に関する付加情報
}
message:l,m:{
<table border="1" cellspacing="1" cellpadding="5" align="center">
  <tr>
    <td width="20%">標準出力</td>
    <td>
      <a href="info00/agcm5.t42l20.hs94_stdout.txt">info00/agcm5.t42l20.hs94_stdout.txt</a>
    </td>
  </tr>

  <tr>
    <td width="20%">標準エラー出力</td>
    <td>
      <a href="info00/agcm5.t42l20.hs94_stderr.txt">info00/agcm5.t42l20.hs94_stderr.txt</a>
    </td>
  </tr>
  
  <tr>
    <td width="20%">プロファイラによる速度計測</td>
    <td>
      <a href="info00/ftrace.txt">info00/ftrace.txt</a>
    </td>
  </tr>
</table>
}
message::<a name="References"></a>
message:l,m,rd:{
=begin
== 参考文献
* Arakawa, A., Suarez, M. J., 1983:
  Vertical differencing of the primitive equations in sigma coordinates.
  ((|Mon. Wea. Rev.|)), ((*111*)), 34--35.
* Asselin, R. A., 1972:
  Frequency filter for time integrations.
  ((|Mon. Wea. Rev.|)), ((*100*)), 487--490.
* Held, I. M., and Suarez, M. J., 1994:
  A proposal for the intercomparison of the dynamical cores of
  atmospheric general circuation models.
  ((|Bull. Am. Meteor. Soc.|)), ((* 75 *)), 1825--1830.
=end
}
message:m,rd:{
== 初期値および実験結果
}
#
# Following parts are Thumbnail comments
#
label:m:{
<hr>
初期温度場
<hr>
}
::
::
::
init_gat_0.97Sig.png:: σ=0.97
init_gat_0.52Sig.png:: σ=0.52
label:m:{
最上端である σ=0.02 では 250K で一定. 
}
::
label:m:{
<hr>
実験結果
<hr>
}
::
::
::
u_LonMean_200-1200DayMean.png:m,<:{
200 日目から 1200 日目までを平均した, 帯状平均東西風
}
u_LonMean_0.2Sig_1-1200Day.png:m,<:{
σ=0.2 近傍の帯状平均東西風の時間変化
}
::
::
v_LonMean_200-1200DayMean.png:m,<:{
200 日目から 1200 日目までを平均した, 帯状平均南北風
}
t_LonMean_200-1200DayMean.png:m,<:{
200 日目から 1200 日目までを平均した, 帯状平均温度
}
sigdot_LonMean_200-1200DayMean.png:m,<:{
200 日目から 1200 日目までを平均した, 鉛直風
}
::
ps_GlobalMean_1-1200Day.png:m,<:{
地表面気圧の平均値の時間変化. 
<br><br>
1200 日でおよそ 8 mb ほど減少していることが分かる.
一方で,
<A HREF="../2008-02-01_morikawa/index00.htm">レイリー摩擦とニュートン冷却を2Δt の前方差分として与えた場合</A>
には, 1200 日でおよそ 0.002 mb 弱減少する. 
}