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multi-scale interactions between atmospheric turbulence and cumulus convection

大气湍流与积云对流之间的多尺度相互作用

基本信息

批准号：
19H01974
负责人：
西澤誠也
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H01974/
关键词：
大気乱流対流積雲対流スケール間相互作用

项目摘要

積雲対流は、強い降水をもたらすなど、社会的にも重要な大気現象であり、その理解およびシミュレーションにおける高い再現性が求められている。O(1 km) 以下のスケールをもつ大気乱流は、それによる熱や水蒸気の混合を通じて、O(10 km) スケールである積雲対流に大きな影響を与えることが知られている。しかしながら、その時空間スケールの小ささから、大気乱流と積雲対流とのスケール間相互作用については理解が進んでいない。本研究では、そのスケール間相互作用を理解することを目的としている。昨年度までは、孤立積雲を対象とした超水滴法を用いたラージエディーシミュレーションを行い、雲壁における乱流混合による雲内の微物理特性の変動を調べてきた。それらの統計的性質を明らかにするためには、複数の積雲が生成消滅する場のシミュレーションが必要である。そのためにはより大規模な数値実験が必要となり、超水滴法の計算の高速化が課題である。そこで、本年度は、15 km 四方のドメインを数 m 解像度で数時間積分することを目標として超水滴法およびモデル全体の計算性能最適化を行った。その結果、実行時間が従来計算手法であるバルク法と同程度になるまで高速化することができ、上記規模の実験が可能となった。また、積雲対流の自己組織化に対する境界層乱流の影響について、広大な計算ドメインにおけるラージエディーシミュレーション実験により調べ、境界層内の運動が対流の自己組織化に大きく寄与していることが分かった。

Cumulus flow, heavy precipitation, high reproducibility of social important phenomena O(1 km) and below, there is a large turbulence, a large mixing of hot water vapor and air, and a large cumulus cloud influence on the flow. The understanding of the interaction between turbulence, cumulus turbulence and space is advancing. The purpose of this study is to understand the interaction between the two groups. In the past year, isolated cumulus clouds have been used to simulate the microphysical properties of clouds. The statistical properties of cloud formation and elimination are essential. The problem of speeding up the calculation of super-water droplet method is necessary for large-scale numerical calculation. This year, the 15-km four-dimensional resolution and the number of time integration are optimized for the purpose of the ultra-water drop method. The result, the running time, the calculation method, the speed, the scale, the possibility The influence of cumulus on the self-organization of flow in the boundary layer is mainly due to the influence of cumulus on the calculation of flow in the boundary layer.