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高解像度 AGCM を用いて重力波抵抗パラメタリゼーションを改良する試み

高解像度 AGCM を用いて重力波抵抗パラメタリゼーションを改良する試み. 渡辺　真吾 （地球環境フロンティア）. Hines (1997) 　“ Doppler spread” parameterization. ソース として、ある高度面に重力波に伴う水平風速の分散を入力する 従来は、たとえば定常＆全球一様＆等方伝播などの人工的なソースを与え、チューニングによって現実的な大循環が得られるように操作していた よりよい循環場を得るために： 高解像度 GCM の重力波をソースとして入力

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高解像度 AGCM を用いて重力波抵抗パラメタリゼーションを改良する試み

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  1. 高解像度AGCMを用いて重力波抵抗パラメタリゼーションを改良する試み高解像度AGCMを用いて重力波抵抗パラメタリゼーションを改良する試み 渡辺　真吾 （地球環境フロンティア）

  2. Hines (1997)　“Doppler spread” parameterization • ソース として、ある高度面に重力波に伴う水平風速の分散を入力する • 従来は、たとえば定常＆全球一様＆等方伝播などの人工的なソースを与え、チューニングによって現実的な大循環が得られるように操作していた よりよい循環場を得るために： • 高解像度GCMの重力波をソースとして入力 ⇒まず高解像度GCMの波の場とパラメタリゼーション中の波の場を比較し、パラメタリゼーションのもっともらしさを調べよう

  3. 高解像度GCMの概要 • T213L250 CCSR/NIES/FRSGC AGCM • 水平波長 ~250 km　（グリッド数はT42の5x5倍） • 鉛直波長 600 m (モデル上端~0.01 hPaまで一様) • 水平拡散：∇16、 n=213に対する時定数：1日 • 積雲対流：予報型Arakawa-Schubert 対流抑制に用いる相対湿度＝75% • 重力波抵抗パラメタリゼーション使用せず • １時間毎に1時間平均値を出力　（1年間積分） • このケースでは夏至を含む８日間に注目

  4. GCM重力波の解析 • T42 AGCMで表現できない水平波長1250 km未満 (250 km <λh< 1250 km)の成分を重力波と定義 • 48時間の移動平均を除去 (地形起源重力波を除去するため) • 70hPa面でパラメタリゼーション用のソースを計算

  5. 水平波長1250km未満の成分鉛直風分布＠70hPa T213L250GCMの重力波の一例

  6. ２ ソース分布 from GCM＠70hPaJune.20-23 カラー：８方位合算の総RMS風速 [ms-1] 矢印：代表的なグリッドにおける８方位RMS風速

  7. ２ ソース分布 from GCM＠70hPaJune.20-23 カラー：８方位合算の総RMS風速 [ms-1] 矢印：代表的なグリッドにおける８方位RMS風速 等値線:降水量 [間隔：3 mmday-1]

  8. ＧＣＭ 43Sから高緯度に向けて重力波が伝播 Ｈｉｎｅｓ ＤＳＰ 43Sから真上に向けて重力波が伝播 帯状平均南北風 [1 ms-1]　帯状平均南北運動量鉛直フラックス密度 [Pa] 1)GCMは4日間(96step)の 重力波成分の平均 Hinesは(1)から得たソースを 70hPa面に入力し、GCMの４日 平均場を背景場として行った 1stepのみのオフライン計算 →北向き&上向き

  9. Single peak構造 ＧＣＭ 43Sから高緯度に向けて重力波が伝播⇒極夜ジェットの高緯度側に到達 東西風と同様のdouble peak 構造 Ｈｉｎｅｓ ＤＳＰ 43Sから真上に向けて重力波が伝播 帯状平均東西風 [10 ms-1]　帯状平均東西運動量鉛直フラックス密度 [Pa] 1)GCMは4日間(96step)の 重力波成分の平均 Hinesは(1)から得たソースを 70hPa面に入力し、GCMの４日 平均場を背景場として行った 1stepのみのオフライン計算 →東向き&上向き

  10. ＧＣＭ 西風減速 西風加速 東風減速⇔重力波の水平伝播を考慮しないと説明できない Ｈｉｎｅｓ ＤＳＰ 帯状平均東西風 [10 ms-1]　帯状平均東西風加減速[ms-1day-1] 1)GCMは4日間(96step)の 重力波成分の平均 Hinesは(1)から得たソースを 70hPa面に入力し、GCMの４日 平均場を背景場として行った 1stepのみのオフライン計算 →西風加速

  11. まとめ • T213L250GCM(250~1250km)重力波を解析してHines DSPに入力できるよう作業中 • GCMの重力波と、それを70hPaに入力して計算したHines DSPの重力波の高度変化を比較した • 定性的に（かなり）大きく見れば一致しているが、一致しない点も多々見られた（発見できた） • Hines DSP鉛直１次元計算による限界 • 特に緯度方向の伝播が重要 • 成層圏におけるソースが重要（極渦起源など）

  12. 今後の展開（9~10月） • 重力波の水平伝播に関する解析（論文執筆） • パラメタリゼーションの改良　開発者と協力 • ソースのチューニング • T42L80版KISSMEの実行テスト • T213L250ソースと現行のHinesDSPを用いることで、どれくらい現状気候が再現できるか？ • 結合モデルを用いた場合に重力波関連のチューニング・パラメターをどの程度いじる必要があるか？ • 並列化（MPMD&ノード内並列？）・高速化？

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