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deepconv/arare4 : H2O, NH4SH, NH3 の凝縮を考慮した木星雲対流

計算の概要

Nakajima et al (2000) の設定を従い, 木星大気での雲対流をシミュレートする. 凝縮成分として H2O, NH4SH, NH3 を考慮し, それぞれの相対湿度は 75% とする.

• 雲の併合成長過程として, Kessler (1969) を用いる. 但し, 閾値をゼロとし, 時間スケールを 100 秒とする.
• 最下層の混合比は固定
• 最下層の熱フラックスはバルク法で評価. F = Cd Cp ρ v ΔT (Cd = 1.5e-3, V = 100).

また, 浮力に関しては以下とした.

• 1e6 秒後の瞬間値を基本場として設定
• 浮力は, 温度と凝縮成分の基本場からのずれで評価.

計算設定

• 基本場の設定
  • 温度: 0 km (30 bar) 〜 170km (0.5 bar) まで等温位, 170km (0.5 bar) より上は温度一定
  • 相対湿度: 75%
  • 放射強制: -1 K/day (高度 90km から 175 km)
  • スポンジ層: 領域の上層 100 km, 緩和時間 400 秒
• 大気成分
  • 乾燥成分: H2, He
  • 凝結成分: H2O, NH3, NH4SH
    • 凝結高度より上空で湿度 75%
• 計算領域と時間ステップ
  • 領域:
    • 水平 512 km,
    • 鉛直 300 km (下端で 30 bar)
  • 解像度: 2.0 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 0.2)
  • 境界条件
    • 水平境界: 周期境界条件
    • 上下境界: 応力なし, w=0
    • 温度フラックス: バルク法
    • 凝結成分のフラックス: バルク法
• 初期条件
  • 高度 100 kmに, 最大 0.5 k の温度擾乱を設定.

設定ファイル

arare.conf プロファイラの結果

備忘録

結果一覧

PotTempInit.png 温位の基本場

TempInit.png 温度の基本場

温位擾乱

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エクスナー関数

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水平風速度

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鉛直風速度

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乱流拡散係数

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H2O(g)の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 2e-2 kg/kg を表示.

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NH3(g)の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 2e-2 kg/kg を表示.

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H2S(g)の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 2e-2 kg/kg を表示.

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H2O 雲の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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H2O 雨の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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NH3 雲の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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NH3 雨の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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NH4SH 雲の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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NH4SH 雨の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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雲の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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雨の混合比. ログでプロットしている. 1e-8 kg/kg から 1e-3 kg/kg を表示.

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浮力.

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浮力. 温度の寄与

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浮力. 分子量効果

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浮力. 凝縮物による引きづりの効果

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