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地表面運動量フラックスの計算

概要

地表面運動量フラックス計算のテスト. 初期の風の場にに一様な水平風を与え, その水平風が地表面フラックスの効果により減衰していく様子を調べる. 運動量フラックス以外の計算部分を全てコメントアウトして計算を行った.

計算設定

ソースプログラム arare3m-20050716
基本場の温度 温位一様 (290 K)
基本場の圧力 静水圧平衡 (地表面で 1.0 x 105 Pa)
温度の初期擾乱 なし
圧力の初期擾乱 なし
風速の初期値 u = 10 m/s , w = 0 m/s
放射加熱 なし
地表面フラックス バルク法(バルク係数は 0.01 で一定, 地表面温度 300 K で固定)
音波の減衰 あり (係数は 5.0 x 10-7)
粘性 あり
時間フィルタ あり (係数は 0.1)
数値粘性 あり (5.0 x 10-4)
重力加速度 9.8 m/s2
計算領域 水平 10 km x 鉛直 10 km
(解像度は計算によって異なる)
積分時間 12 時間
時間ステップ 3 秒 (ただし音波関連項についてはクーラン数が 0.5 程度になるようにした)
境界条件 水平: 周期, 鉛直: free-slip
数値解法 水平: 陽解法, 鉛直: 陰解法


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計算結果
格子点数 100 x 100 (100 m x 100 m)の場合

PotTemp-arare-R100_TL3_TS015-mflux-s.png
最下層における温位

VelX-arare-R100_TL3_TS015-mflux-s.png
最下層における水平風速

VelZ-arare-R100_TL3_TS015-mflux-s.png
最下層における鉛直風速
格子点数 50 x 50 (200 m x 200 m)の場合

PotTemp-arare-R50_TL3_TS03-mflux-s.png
最下層における温位

VelX-arare-R50_TL3_TS03-mflux-s.png
最下層における水平風速

VelZ-arare-R50_TL3_TS03-mflux-s.png
最下層における鉛直風速
     
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