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金星雲層内における対流の数値実験

deepconv/arare5 を用いて金星雲層内における対流の数値実験を行った結果を以下にまとめる. 計算設定は Baker et al., (1998) に倣う.

計算設定

• 計算概要
  • 計算領域
    • x 方向に 180 km, z 方向に 20 km.
      • Baker et al. (1998) と同じ計算領域
  • 格子点数
    • nx = 1200, nz = 100 (dx = 150 m, dz = 200 m)
      • Baker et al. (1998) では x 方向に 1000 点, z 方向に 168 点
  • 境界条件
    • 水平方向: 周期境界条件
    • 鉛直方向: 熱フラックス固定, 境界で w = 0.
  • 散逸加熱項を無視した.
  • スポンジ層 (Rayleigh damping) なし.
  • 計算時間は 780,000 sec
  • 初期温位擾乱は鉛直 10 km 地点にランダムに 1 K の擾乱を与えた.
  • 太陽放射強制は Baker et al. (1998) の表 1 と同じプロファイルを用いた.
  • 鉛直領域は金星の高度 40 - 60 km を想定している.
  • 水平方向には 30km x 6 並列計算

ソースコード

• arare5-20120301
• 初期値 namelist ファイル
• メイン namelist ファイル

計算結果

• 計算は 780000 sec おこなった
• 解析は主に運動エネルギー密度が定常に達した t = 180000 sec から t = 280000 sec について行った

netCDF / 描画スクリプト

• 計算結果は計算計画の都合上以下のように分割している
  • netCDF は各リンク先の time_xxxxxxxx-yyyyyyyy
  • 描画スクリプトは各リンク先の original-script-mpi
    • 描画スクリプトの解説
• 000000-080000 sec
• 080000-180000 sec
• 180000-280000 sec
• 280000-380000 sec
• 380000-580000 sec
• 580000-780000 sec

figure

line_kinener-dens.png 運動エネルギー密度 (t=180000-280000)	line_kinener-dens_380000-580000.png 運動エネルギー密度 (t=380000-580000)	contour_VelX_180000.png t = 180000 sec における水平速度分布
contour_VelX_266400.png t = 266400 sec における水平速度分布	contour_VelZ_180000.png t = 180000 sec における鉛直速度分布	contour_VelZ_266400.png t = 266400 sec における鉛直速度分布
line_VelX_square.png 水平速度の 2 乗平均 (t = 180000 sec から 6 時間毎)	line_VelZ_square.png 鉛直速度の 2 乗平均 (t = 180000 sec から 6 時間毎)	contour_ptemp_dev_180000.png t = 180000 sec における温位偏差
contour_ptemp_dev_266400.png t = 266400 sec における温位偏差	line_PTemp_10km.png t = 266400 sec, z = 9900 m における温位擾乱	contour_kinenergy_k-t.png 運動エネルギーのパワースペクトル
contour_PTemp_k-t.png 温位のパワースペクトル	line_PTemp_k-p_266400.png t = 266400 sec, z = 9900 m における温位のパワースペクトル	line_kenergy_k-p.png t = 266400 sec, z = 9900 m における運動エネルギーのパワースペクトル
line_PwSpectrum_Kener_eachPower.png t = 380000-580000 sec における運動エネルギーの波数帯別パワースペクトル (赤線:'k'=>0.03490658..0.06981317, 緑線:'k'=>0.1047198..0.3141593, 青線:'k'=>0.3490658..1.500983, 紫線:'k'=>1.53589..41.853)	line_PwSpectrum_PTemp_eachPower.png t = 380000-580000 sec における温位の波数帯別パワースペクトル (赤線:'k'=>0.03490658..0.06981317, 緑線:'k'=>0.1047198..0.3141593, 青線:'k'=>0.3490658..1.500983, 紫線:'k'=>1.53589..41.853)	line_PtempAllMean.png 基本場の温位の時間変化 (t = 180000 sec から 6 時間毎)
line_Stability.png 安定度の鉛直分布 (実線は初期値, 破線は t = 180000-280000 sec　で時間平均した値)	line_heatingrate.png t = 180000-280000 で時間平均した加熱率	line_kinener-conv.png 運動エネルギー方程式の各項の値
line_nonconv_large.png 系内の熱エネルギーの総量の時間微分と各項の寄与	line_nonconv_small.png 系内の熱エネルギーの総量の時間微分と各項の寄与 (左図の縦軸を拡大)	line_rhotheta.png 系内の熱エネルギーの総量の時間変化