高速な3次元スペクトル大気大循環モデルの構築と大気力学研究への新たなアプローチ

高速3D光谱大气环流模型的构建和大气动力学研究的新方法

• 批准号: 20K04061
• 负责人: 石岡 圭一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04061/
• 关键词: 3次元スペクトル大気大循環モデル; 成層圏準2年周期振動; Pekerisモード; 線形固有値解析; 次元スペクトル大気大循環モデル; 鉛直解像度; 傾圧トイモデル; 傾圧渦; βドリフト; 不安定周期軌道; 傾圧擾乱; 大規模大気乱流

本研究の目的は, 鉛直方向にもスペクトル法を用いた3次元スペクトルメカニステック大気大循環モデル(MCM)を構築し, それを高度に最適化・並列化することによって高速動作するように整備して本研究自体および研究コミュニティでの活用に寄与すること, および, 整備されたMCMを用いて初めて可能となる大気力学研究に対する新たなアプローチを試みることである.2022年度は, 2021年度に行った3次元スペクトルMCMの定式化について論文に発表したとともに, 作成した3次元スペクトルMCMを用いて, Yao and Jablonowski (2015)が示しているMCMにおいて成層圏準2年周期振動(QBO)的な振動現象が生じるかを, 鉛直差分法のモデルとも比較しながら調べた. 結果として, 3次元スペクトルMCMでは鉛直差分法のモデルと違ってQBO的振動は生じず, かつ鉛直差分法のモデルでも鉛直解像度を高めていくとQBO的振動が生じなることが明らかとなった. この結果は, MCMにおけるQBOが, 鉛直差分による離散化誤差のために生じている可能性を示すものである. この結果については投稿論文を準備中である. また, 本研究で作成した3次元スペクトルMCMを線形化することにより, 帯状の基本場を与えた場合の大気の自由振動の固有値を計算できるプログラムを作成した. 2022年1月のフンガ・トンガ-フンガ・ハアパイ(HTHH)の噴火の際に検出されたPekerisモード(Watanabe, et al, 2022)の等価深度に関して, そのプログラムを利用して等価深度を計算したところ, Salby (1979)による等価深度の計算法に不備を発見することにつながり, Pekerisモードの等価深度の計算について論文を投稿し, 掲載が決定している.

The purpose of this study is to construct a three-dimensional large circulation model (MCM) for vertical vertical motion optimization, parallel motion optimization, high speed motion optimization, and self-preparation. In 2022 and 2021, MCM was formulated into a three-dimensional MCM, which was developed into a three-dimensional MCM. Yao and Jablonowski (2015) show that the vibration phenomenon of quasi-two-year periodic vibration (QBO) in MCM is caused by the vertical difference method. The results show that the vibration of QBO is generated by the three-dimensional MCM, and the vertical resolution of QBO is high. The result is that MCM is not QBO, vertical difference is not discretization error, and the probability of discretization error is shown. The results of this paper are in preparation. In this study, the three-dimensional MCM is linearized, and the fundamental field of the band is calculated. January, 2022: Pekeris was found during the fire spurt (HTHH)(Watanabe, et al, 2022) The calculation method of isodepth by using isodepth is presented in Salby (1979).

项目成果

What is the equivalent depth of the Pekeris mode?

Pekeris 模式的等效深度是多少？

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshimasa Matsumura;Masao Kurogi;Shota Katsura;Dai Yamazaki;Hiroyasu Hasumi;大滝恒輝; 森正夫;Keiichi Ishioka
• 通讯作者: Keiichi Ishioka

回転球面上の2次元乱流に対する統計力学的平衡状態の数値計算

旋转球体二维湍流统计力学平衡状态的数值计算

• 发表时间: 2022
• 作者: Ogawa Y.;K. Seki;K. Keika;and Y. Ebihara;漁野光紀・石岡圭一
• 通讯作者: 漁野光紀・石岡圭一

Numerical methods for calculating statistical equilibria of two-dimensional turbulence considering all Casimir invariants

考虑所有卡西米尔不变量的二维湍流统计平衡计算数值方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Hideo Sagawa;Takao M. Sato;Hajime Kita;Koki Ryono and Keiichi Ishioka
• 通讯作者: Koki Ryono and Keiichi Ishioka

New numerical methods for calculating statistical equilibria of two-dimensional turbulent flows, strictly based on the Miller-Robert-Sommeria theory

严格基于 Miller-Robert-Sommeria 理论计算二维湍流统计平衡的新数值方法

• DOI: 10.1088/1873-7005/ac9713
• 发表时间: 2022
• 期刊: Fluid Dynamics Research
• 影响因子: 1.5
• 作者: Ryono K;Ishioka K
• 通讯作者: Ishioka K

メカニスティック大気大循環モデルにおける不安定周期軌道の探索

在大气环流机械模型中寻找不稳定周期轨道

• 发表时间: 2022
• 作者: Tao Chihiro;Jin Hidekatsu;Miyoshi Yasunobu;Shinagawa Hiroyuki;Fujiwara Hitoshi;Nishioka Michi;Ishii Mamoru;今井稀温・石岡圭一
• 通讯作者: 今井稀温・石岡圭一