Numerical experiment of orographic precipitation using an atmospheric model for complex orography

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昨年度の研究により本研究で用いる重合格子法を採用した2次元大気モデル(Takemura et al. 2015, Atmos. Sci. Lett.)に重合格子法の一種である均一で直交なYin-Yang格子用にPeng et al. (2006, Q. J. R. Meteor. Soc.)により提案された保存性補間法では局所的に著しい誤差を引き起こすことが明らかになった。本年度はこの問題点を解決するために保存性に加えて無振動性を満たすような改良を加えた。無振動性を満たすことで数値解の一部の過剰な振動を避けることができ、安定な数値計算につながる。また、負の質量や負のエネルギーなどの物理的に不適切な解を避け、本研究で対象としている地形性降水の実験を行う際に、水物質が負の質量をもつことを回避できる。昨年度導入したPeng et al. (2006)の保存性補間法にZerroukat and Allen (2015)による無振動性を満たす手法を組み合わせた新たな補間法を開発した。数値実験による検証の結果では、新たに開発した補間法は格子特性にかかわらず、保存性及び無振動性を満たすことが示された。また、Peng et al. (2006)の保存性補間法で生じる局所的な著しい誤差を回避することに成功した。開発した補間法を大気モデルに導入し、上昇する暖気塊の数値実験と急峻山岳上での山岳波の数値実験を行った。どちらの実験においても顕著な数値振動は見られずに安定した計算に成功し、保存性を満たすことに成功した。これらの結果は開発した大気モデルが保存性及び単調性を満たし、本研究で対象としている複雑地形上での地形性降水の数値実験をより適切に行うことにつながる。現在、新たに開発した補間法に関して得られた上記の成果を投稿論文として執筆中であり、本研究の成果として投稿する予定である。