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第 154 回 大気海洋物理系 B 棟コロキウム のおしらせ
日 時:2004年 3月 17日(水) 午後 17:00 〜 18:00
場 所:地球環境科学研究科 2階講堂
発表者:三浦 裕亮 (東京大学気候システム研究センター)
題 目:正20面体格子を用いた水平離散化法の研究
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正20面体格子を用いた水平離散化法の研究(三浦 裕亮 ) 発表要旨 :
大気大循環モデル(AGCM)は気象学や気候変動の研究に用いられている。 現在用いられている水平解像度は100km程度であるが、将来は、雲を直接 解像できるような水平格子間隔1km程度の非静力学AGCMの開発が望まれて いる。しかしながら、現在用いられているスペクトル法では、Gibbs現象 やルジャンドル変換の効率の問題がある。また、従来の緯度・経度座標を 用いた格子系では、極域で格子間隔が細かくなり、計算効率が落ちてしま う。それに対し、正20面体格子(球面測地格子)系は、球面をほぼ均一に 覆うことができる上、格子法であるために並列計算に適している。また、 一様かつ等方な格子は、AGCM中の物理過程の均一性に関しても、従来の方法 に比べ優れている。このような特徴により、正20面体格子は、全球高解像度 モデルのための格子系として最近注目されてきている。 正20面体格子に関しては、過去にいくつかの研究がなされており、有限 体積法を用いた計算では、正20面体格子をそのまま用いると計算精度が悪い ことが知られている。この問題の解決には、格子の最適化が有効である。本 研究では、過去に提案された3つの格子最適化方法に加え、それらを修正・ 変更した3つの最適化方法を提案する。また、これら6つの方法を、理想的な 格子が満たすべき条件(変数定義点・一様性・等方性など)について比較した。 その結果、全ての点で優れている最適化方法は存在せず、最適な方法の選択は 水平離散化法によることが分かった。 次いで、浅水方程式系のモデルを用いて、水平離散化法の検討を行った。 用いた離散化法は (i) 渦度・発散・質量を同じ点で定義する Z-grid、 (ii) 運動量・質量を同じ点で定義する A-grid、(iii) 運動量を格子の頂点で、 質量を格子の中心で定義する ZM-grid の3つである。それぞれの離散化法に ついて、計算精度を向上させる工夫を行った。また、ZM-gridについては演算子の 離散化の精度を向上させ、従来の定式化で問題となっていた赤道付近の誤差の 問題を解決した。3つの離散化法について比較を行った結果、ZM-grid の有効性が 示された。その理由については当日の発表で述べる。
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