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deepconv/arare4 : H2O, NH3, NH4SH の凝縮を考慮した対流雲の生成発達

計算の概要

湿度 99% の気塊を大気深部から上昇させた際に発生する対流雲の生成発達を調べる. 系の設定は Hueso and Sanchez-Lavega (2001) を参考にした.

計算設定

• 基本場の設定
  • 温度: 10 bar 〜 0.1 bar まで等温位, 0.1 bar 〜 0.02 bar は温度一定
  • 相対湿度: 99%
  • 放射強制なし
• 大気成分
  • 乾燥成分: H2, He
  • 凝結成分: H2O, NH3, H2S
    • H2O: 太陽組成の 1 倍
    • NH3: 太陽組成の 2.5 倍
    • H2S: 太陽組成の 2.5 倍 (NH3 と反応して, NH4SH を生成)
• 計算領域と時間ステップ
  • 領域:
    • 水平 150 km,
    • 鉛直 150 km (10 bar 〜 0.02 bar)
  • 解像度: 1.5 km (水平・鉛直とも)
  • 時間ステップ
    • 長い時間ステップ: 4 秒
    • 短い時間ステップ: 0.4 秒 (音波に対するクーラン数は約 0.3)
  • 境界条件
    • 水平境界: 周期境界条件
    • 上下境界: 応力なし
• 初期条件
  • H2O の凝結高度の下(5.7 bar)に, 5 km × 5 km の温位擾乱(Δθ= 0.15)

設定ファイル

arare.conf

主な見所と結果一覧

t=4400

VelZ_t4400.png 鉛直速度. 30 km 付近から下降流

VelX_t4400.png 水平速度

anal_BuoyAll_t4400.png 浮力項

anal_BuoyTemp_t4400.png 浮力に対する潜熱の寄与 30 km より下で値が負 = 再蒸発による冷却

anal_BuoyMolWt_t4400.png 浮力に対する分子量効果の寄与 30 km より下で値が負 = 再蒸発

anal_BuoyLoad_t4400.png 浮力に対する引きづり効果の寄与 30 km より下では値がほぼゼロだが, 30 km より上では引きづり効果が効く.

t=6400

VelZ_t6400.png 鉛直速度. 20 km 付近と 70 km 付近に下降流が存在

VelX_t6400.png 水平速度. 流れが 2 階建て. しかし, その境界は 50 km 付近で, H2O と NH4SH の凝結高度の中間くらいの位置である.

anal_BuoyAll_t6400.png 浮力項

anal_BuoyTemp_t6400.png 浮力に対する潜熱の寄与 高度 70 km 付近で値は若干正 = 潜熱開放.

anal_BuoyMolWt_t6400.png 浮力に対する分子量効果の寄与

anal_BuoyLoad_t6400.png 浮力に対する引きづり効果の寄与 高度 70 km 付近で負の領域が存在. H2O と NH4SH の雲と雨の影響

MixRt_s5_t6400.png H2O の雨

MixRt_s9_t6400.png NH4SH の雨

アニメーション

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温度の擾乱 描画範囲は -3 〜 3

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温位の擾乱 描画範囲は -3 〜 3

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水平風速 描画範囲は -20 〜 20

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鉛直風速 描画範囲は -35 〜 35

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アニメーション

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H2O(g) 混合比の擾乱 描画範囲は -1e-2 〜 1e-3

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NH3(g) 混合比の擾乱 描画範囲は -1e-2 〜 1e-3

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H2S(g) 混合比の擾乱 描画範囲は -1e-2 〜 1e-3

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H2O 雲の混合比 描画範囲は 1e-8 〜 1e-3

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H2O 雨の混合比 描画範囲は 1e-8 〜 1e-3

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NH3 雲の混合比 描画範囲は 1e-8 〜 1e-3

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NH3 雨の混合比 描画範囲は 1e-8 〜 1e-3

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NH4SH 雲の混合比 描画範囲は 1e-8 〜 1e-3

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NH4SH 雨の混合比 描画範囲は 1e-8 〜 1e-3

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アニメーション

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浮力項の大きさ 描画範囲は -0.15 〜 0.15

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浮力項における潜熱の効果 描画範囲は -0.15 〜 0.15

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浮力項における分子量の効果 描画範囲は -0.15 〜 0.15

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浮力項における引きづりの効果 描画範囲は -0.15 〜 0.15

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アニメーション

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