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/jovian-atmosphere.htm">木星大気を想定した仮想惑星実験に向けた予備的実験</a> /
    <a href="SIGEN.htm">SIGEN.htm</a> ] 
</small>
}
message:l,m,rd:{
= 木星大気を想定した仮想惑星実験のための予備的実験その1

#* 森川 靖大
#  * 2008/06/10 (森川 靖大) 修正
#  * 2008/06/09 (森川 靖大) 作成

== 概要

木星大気の 2 次元計算をおこなった Sugiyama et al. (2008) を参考に, 
木星大気を想定した仮想惑星実験のための予備的実験を行った.
}

message:l,m,rd:{

ここでは, 地球大気での水惑星実験モデルを基に, 一部の物理定数
(重力角速度, 乾燥大気の平均分子量) と一部の物理過程
(放射, 地表面フラックス等) を Sugiyama et al. (2008) に倣ったものに
変更して計算を行った. 詳細は ((<実験設定>)) を参照のこと. 

}
message:l,m,rd:{

計算結果は ((<初期値および実験結果>)) 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 14.1  SX-6
    </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> netCDF ver 3.6.1
	<li> gt4f90io ver 20080605
	<li> ISPACK ver 0.71
	<li> spml ver 0.4.2
      </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="/library/dcpam/dcpam4/dcpam4-20080609-1">dcpam4-20080609-1</a>
      [<a href="/library/dcpam/dcpam4/dcpam4-20080609-1.tgz">TAR.GZ</a>] <br>
      <a href="info00/Config.mk">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/dcpam_jupiter_case00_T21L24_0300day.nml">info00/dcpam_jupiter_case00_T21L24_0300day.nml</a>
    </td>
  </tr>

  <tr>
    <td width="20%">初期値</td>
    <td>
      <ul>
      	<li>風速は 0 [m s-1]. 
      	<li>地表面気圧は 3e+6 [Pa] (= 30 気圧).
      	<li>温度の基本場は, σ=1 で 490 [K] とし, 気圧 1.0e+4 [Pa] となる高度まで,
      	    温位一定で (乾燥断熱線に沿って) 高度に伴い温度を減少させる.
      	    気圧 1.0e+4 [Pa] 以下の高度では温度一定とする.
      	    さらに, これに微小擾乱を加える.
      	    <a href="#label-6">初期値および実験結果</a> の項目を参照のこと.
      	<li>比湿は σ=1 で 6.11641e-3 [kg kg-1] とし,
      	    比湿が飽和比湿の 75 % となる高度までは一定とする.
      	    その高度以上では, 比湿を飽和比湿の 75 % とする. 
      	    <a href="#label-6">初期値および実験結果</a> の項目を参照のこと.
      </ul>
    </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]), 大気下端は 3.0e+6 Pa
    </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>時間間隔</td>
    <td>10 分</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>積分時間</td>
    <td>300 日</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>境界条件</td>
    <td>
      <ul>
        <li>水平(λ,φ) : 周期境界条件<br>
        <li>鉛直(σ)
        <ul>
          <li> dσ/dt = 0 (σ = 0, 1)
          <li> 地表面運動量・熱・水蒸気フラックスはゼロ. 
          <li> 最下層中間 (σ=0.8987071) の温度を
               490.0 * 0.8987071 ** ( 乾燥大気の気体定数 / 乾燥大気の定圧比熱 )
               ≒ 474.374 [K] に固定. 
          <li> 最下層中間 (σ=0.8987071) の比湿を 6.11641e-3 に固定.
        </ul>
      </ul>
    </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 : 64<br>
      南北格子点数 : 32<br>
      鉛直格子点数 : 24
    </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>最大波数</td>
    <td>21</td>
  </tr>
  <tr><td colspan="2">&nbsp;</td></tr>
  
  <tr>
    <td>惑星半径</td>
    <td>6.371e+6 [m] (地球の値)</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>回転角速度</td>
    <td>7.292e-5 [s-1] (地球の値)</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>重力加速度</td>
    <td> 23.1 [m s-2] (Sugiyama et al (2008) より)</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>乾燥大気の平均分子量 </td>
    <td> 2.3053533e-3 [kg mol-1] (Sugiyama et al (2008) より) </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>乾燥大気の定圧比熱</td>
    <td> 11900.9264 [J K-1 kg-1] (Sugiyama et al (2008) より) </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>乾燥大気の気体定数</td>
    <td> 3611.44466 [J K-1 kg-1] (Sugiyama et al (2008) より) </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>最大波数に対する e-folding time</td>
    <td> 10800.0  [s] </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>超粘性の次数</td>
    <td>8</td>
  </tr>

  <tr><td colspan="2">&nbsp;</td></tr>
  <tr>
    <td>力学過程</td>
    <td>プリミティブ方程式系. 詳しくは
        <a href="/library/dcpam/dcpam4/dcpam4-20080609-1/doc/physical_model/htm/node3.htm">
        数理モデル
        </a> および
        <a href="/library/dcpam/dcpam4/dcpam4-20080609-1/doc/discretization/htm/node3.htm">
        離散化モデル</a> を参照のこと. 
    </td> 
  </tr>
  <tr>
    <td width="20%">物理過程</td>
    <td>
      <ul>
      	<li> 木星大気を模した放射冷却の効果として,
	     2.0e5 〜 1.0e4 Pa の範囲に -1.0 K/day の冷却効果
	     (Sugiyama et al. (2008) に倣う). 
      	<li> 鉛直拡散 (Mellor and Yamada, 1974, レベル 2)
      	<li> 1.0e4 Pa よりも上部の層へ, 速度の擾乱成分を潰すための減衰の効果 (スポンジ層).
	     時定数 1 日で東西平均値へと減衰.
	     (Sugiyama et al. (2008) に倣うが, Sugiyama et al. (2008) は
	     CReSS ユーザーガイド 第2版 (6.188) と同様な高度に応じて
	     時定数を調節して摩擦の効果を与えている).
        <li> 湿潤対流調節 (Manabe et al., 1965) (地球大気水惑星実験で使用したものを流用. 凝結成分は水のみ)
        <li> 診断型大規模凝結 (地球大気水惑星実験で使用したものを流用. 凝結成分は水のみ)
        <li> 乾燥対流調節 (地球大気水惑星実験で使用したものを流用)
      </ul>
    </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/dcpam_jupiter_case00_T21L24_0300day_stdout.txt">info00/dcpam_jupiter_case00_T21L24_0300day_stdout.txt</a>
    </td>
  </tr>

  <tr>
    <td width="20%">標準エラー出力</td>
    <td>
      <a href="info00/dcpam_jupiter_case00_T21L24_0300day_stderr.txt">info00/dcpam_jupiter_case00_T21L24_0300day_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.
* Manabe, S., Smagorinsky, J., Strickler, R.F., 1965:
  Simulated climatology of a general circulation model
  with a hydrologic cycle.
  ((|Mon. Weather Rev.|)), ((*93*)), 769--798.
* Mellor, G. L, Yamada, T., 1974:
  A hierarchy of turbulence closure models for planetary boundary layers.
  ((|J. Atmos. Sci.|)), ((*31*)), 1791--1806.
#* 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
#== 実験結果
}
#
# Following parts are Thumbnail comments
#
label:: <hr>
label:m:{
<hr>
初期値
<hr>
}
label:: <hr>
::
::
::
#
init_Temp_LonLatMean.png:: 温度の基本場の高度分布
init_QVap_LonLatMean.png:: 比湿の高度分布
::
::
::
::
#
label:: <hr>
label:m:{
<hr>
実験結果
<hr>
}
label:: <hr>
::
::
::
#
::
label::東西風速 [m s-1]
label::南北風速 [m s-1]
label::温度 [K]        
label::比湿 [kg kg-1]  
label::鉛直速度 [s-1]    
#
label:m:{
<pre>σ=1〜0 での
東西平均,
200〜300 日
時間平均値</pre>
}
U_LonMean_200-300DayMean_1-0Sig.png::
V_LonMean_200-300DayMean_1-0Sig.png::
Temp_LonMean_200-300DayMean_1-0Sig.png::
QVap_LonMean_200-300DayMean_1-0Sig.png::
SigmaDot_LonMean_200-300DayMean_1-0Sig.png::

label:m:{
<pre>σ=1〜0.003 での
東西平均,
200〜300 日
時間平均値</pre>
}
U_LonMean_200-300DayMean_1-0.003Sig.png::
V_LonMean_200-300DayMean_1-0.003Sig.png::
Temp_LonMean_200-300DayMean_1-0.003Sig.png::
QVap_LonMean_200-300DayMean_1-0.003Sig.png::
SigmaDot_LonMean_200-300DayMean_1-0.003Sig.png::

label:m:{
<pre>σ=0.003 での
200〜300 日
時間平均値</pre>
}
U_0.003Sig_200-300DayMean.png::
V_0.003Sig_200-300DayMean.png::
Temp_0.003Sig_200-300DayMean.png::
QVap_0.003Sig_200-300DayMean.png::
SigmaDot_0.003Sig_200-300DayMean.png::

label:m:{
<pre>σ=0.003 での
東西平均, 
200〜300 日
時間平均値</pre>
}
U_0.003Sig_LonMean_200-300DayMean.png::
V_0.003Sig_LonMean_200-300DayMean.png::
Temp_0.003Sig_LonMean_200-300DayMean.png::
QVap_0.003Sig_LonMean_200-300DayMean.png::
SigmaDot_0.003Sig_LonMean_200-300DayMean.png::

label:m:{
<pre>σ=0.1 での
200〜300 日
時間平均値</pre>
}
U_0.1Sig_200-300DayMean.png::
V_0.1Sig_200-300DayMean.png::
Temp_0.1Sig_200-300DayMean.png::
SigmaDot_0.1Sig_200-300DayMean.png::
QVap_0.1Sig_200-300DayMean.png::

label:m:{
<pre>σ=0.2 での
200〜300 日
時間平均値</pre>
}
U_0.2Sig_200-300DayMean.png::
V_0.2Sig_200-300DayMean.png::
Temp_0.2Sig_200-300DayMean.png::
SigmaDot_0.2Sig_200-300DayMean.png::
QVap_0.2Sig_200-300DayMean.png::

label:: <hr />
label:: <hr />
label:: <hr />
label:: <hr />
label:: <hr />
label:: <hr />

label::
Rain_GlobalMean_0-300Day.png:m:{
降水量の全球平均値の時間変化.
}
label::
Temp_LonLatMean_0-300Day.png:m:{
温度の緯度経度平均値の時間変化.
}
QVap_LonLatMean_0-300Day.png:m:{
比湿の緯度経度平均値の時間変化.
}
::

::
::
::
PotTemp_LonLatMean_1-0.01Sig_0-300Day.png:m:{
温位の緯度経度平均値の時間変化.
}
::
::