= 海洋モデルミーティングログ(2015/11/10)

== 参加者(敬称略)

* 林, 中島, 竹広, 高橋, 石渡, 河合


== 進捗状況の報告(河合)

=== 結合モデルによる数値実験時に見つかった問題に対する対処

* 海氷面温度が時間的に大きく振動し計算が破綻するする問題
  * 考えられる原因
    * 海氷モデルにおいて海氷面温度を求めるためにエネルギーバランスを考えるが, そのときに顕熱・潜熱フラックスの
      項を陰的に取り扱っていない. そのため数値不安定が起こっているのではないか?
  * 顕熱フラックス, 潜熱フラックスの項を陰的に扱うようにしたところ, 時間的な振動はいくらか緩和され, 計算が破綻
    することはなくなった.

* 海洋海氷モデル単体 run ごとに海面温度が次第に上昇していく問題
  * 考えられる原因
    * 固定したフラックスのみを課して行う海洋大循環計算においてよく知られた問題であり, 伝統的には気候値への緩和項を
      付け加えたり, あるいは大気によるフィードバッグが考慮されるような熱フラックスの定式化を行う. 
  * 海洋海氷モデル単体 run における海面の熱フラックスの与えた方を, 大気のフィードバッグが考慮されるような方法
    (Han, 1984) に変更した. 


=== 解析用スクリプト・描画用スクリプトの準備

* 考察時に必要になるであろう計算結果の解析スクリプトや描画スクリプトをいくつか準備した.
  * 地表面温度や OLR 等の全球平均値の計算
  * 大気海洋の南北エネルギー輸送の解析
  * 任意の物理量の遷移過程や数サイクル間の時間平均といった図の生成


=== 大気・海洋海氷結合モデルによる水惑星実験

* 大気海洋海氷結合モデルによる水惑星実験を実施する中で, 結合モデルのデバックを行っている.
  * 実験設定
    * 系の設定
      * 水惑星設定, 海底地形なし(水深 5.2 km)
      * 太陽定数, 惑星半径, 自転角速度は現在地球と同じ値.
      * 離心率, 自転傾斜角はゼロ
    * モデル
      * 大気モデル(DCPAM, 3D 設定)
        * 解像度: T21L26 
        * 力学過程
	  * プリミティブ方程式
        * 物理過程
　　　　　* 放射: 地球用放射 (Chou et al 1998; Chou et al, 2001)
	  * 積雲パラメタリゼーション: Relaxed Arakawa Schubert
	  * 地表面フラックス: バルク式(Beljaars and Holtslag, 1991)
	  * 鉛直乱流混合: Mellor and Yamada 2.5 次
	  * 大規模凝結 (Manabe et al., 1965)	  
      * 海洋モデル(軸対称設定)
        * 解像度: Pl42L60
        * 力学過程
	  * ブジネスクプリミティブ方程式
	* 物理過程
	  * メソスケール渦による混合(Gent and McWilliams, 1990)
	  * 対流調節(Marotzke, 1991)
      * 海氷モデル
        * 3 層熱力学モデル(Winton, 2000)
     * 初期条件
        * 大気: 温度一様, 静止状態
	* 海洋: 温位, 塩分一様, 静止状態
     * その他
       * 時間積分
         * 時間スッテプは, 大気 0.5 hour, 海洋 4 hour       
         * 結合モデル run は 6 ヶ月, 海洋海氷モデル単体 run は 10 年積分する. 
         * フラックス交換は 4 hour ごと.
       * 日射は日平均したものを与える. 

* 海面海氷温度の求め方や単体モデル run の海面フラックスの与え方を見直した後のモデル使って,
  前回同様の水惑星実験を行った.
  * 計算結果
    * 前回の実験では途中で計算が破綻したが, 今回は cycle 35(大気約 20 年, 海洋約 350 年間)まで時間積分
      を行うことができた.
    * まだ遷移途中ではあるが, 塩分分布を除けば Marshall たちの水惑星実験の結果の特徴を大まかに捉えている.
    * 気になった特徴
      * 塩分分布が半球反対称的である.
      * 塩分分布の問題とは別に半球非対称な分布が全般的に見られる.
      * これらの原因として考えられること
        * 大気モデルの水平解像度不足
	* 今の鉛直混合の取り扱い(一定の鉛直混合係数 3x10^-5[m2/s]を用いる)では, 低緯度の海面混合層にあたる
	  場所で混合層が薄くなりすぎる.  
   * 気になった特徴の検証
     * 大気モデルの水平解像度を T42 に上げた実験を行った.
       * 少なくとも大気場に関しては, T21 計算における明瞭な半球非対称性は見られなくなった. 
       * 塩分分布は半球反対称ではなくなったが, 依然として半球非対称性が強い.
     * 海洋モデルの鉛直拡散係数を 3 倍にした実験を行った(大気モデルの水平解像度は T21).
       * 塩分分布は半球反対称ではなくなったが, 依然として半球非対称性は残っている.
     * 塩分分布の半球反対称な構造を生む原因は, 海洋モデルにおける海面付近の過程の表現と関係しそうだが,
       詳細はまだよく分からない. 

* TODO
  * 塩分の半球反対称的な分布を生じさせる原因をはっきりさせる.
    * 以下のことを行う予定
      * 等密度面混合や GM スキームが海面近くで悪影響を及ぼしていないかを調べるために, それらの項の寄与を 
        見たり, 代わりに水平ラプシアンを使用してみる.  
      * 海洋混合層における鉛直混合の表現が良くないことが原因かを調べるために, 海面近くだけ鉛直拡散
        係数を大きくする. 
      * 大気モデルと海洋モデルの水平解像度を揃えてみる(両方とも南北切断波数を 21 する). 
  * 上述の問題を解決し, もう一度結合モデルの長時間積分を行う.
    * 計算結果を一度整理し, Web ページにまとめる.  
  * 太陽定数依存性の調査に向けた全球氷なし解, 全球凍結解の探索


=== 全体的な TODO

* 大気海洋氷結合モデルによる水惑星実験の最近の研究の調査
* 海洋海氷モデル, 結合モデルの開発に関して後回しにしていること
  * 海氷の厚さの拡散の導入
    * 海氷の力学を第一次近似で表現したことになる.
  * 部分氷の導入
  * rigid lid 近似の排除と自由表面(線形)の導入(Marshall et al., 1997)
  * フラックス交換時に用いるエネルギー保存を満たす補間法の導入

== 次回予定日

*  12/08(火) 12:30 から