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太陽組成の 1 倍, 放射強制 -0.01K/day 実験

概要

計算の概要

木星大気における平均的な流れ場と凝結成分の分布を数値的に求める. 標準実験に比べて以下を変更.

計算設定

• 計算領域
  • 水平 1024 km,
  • 鉛直 300 km (下端で 30 bar, 上端で 0.00015 bar)
  • 解像度: 水平, 鉛直ともに 2.0 km
• 時間ステップ
  • 長い時間ステップ: 8 秒
  • 短い時間ステップ: 0.8 秒 (音波に対するクーラン数は約 0.4)
• 温度の初期分布:
  • 0 km (30 bar) -- 200 km(0.1 bar) までは等温位(30 bar で温度 490 K, 0.1 bar で温度 100 K)
  • 200 km より上空では等温.
  • 温度勾配に不連続が生じないように, 等温位領域と等温度領域の境界を双曲線関数を用いてなめらかにつなぐ.
• 放射強制:
  • 高度 140 km (2 bar) から高度 200 km (0.1 bar) の範囲で水平一様に -0.01 K/day の強制.
• 大気成分
  • 乾燥成分気体: H2(g), He(g)
  • 凝結成分気体: H2O(g), NH3(g), H2S(g)
    • 大気深部での存在比は太陽組成の 1 倍
    • 凝結高度より上空では相対湿度 75%
• スポンジ層:
  • 高度 200 km より上空にレイリー摩擦, 緩和時間を 500 秒
• 境界条件
  • 水平境界: 周期境界条件
  • 上下境界: 応力なし, w=0
  • 最下層の熱フラックスは拡散的に与える
    • F = Kπ(θ_1 - θ_boundary)/ 0.5 Δz (K = 800 m^2/sec)
  • 最下層の混合比は拡散的に与える
    • F = K Δq / 0.5 Δz (K = 800 m^2/sec)
• 初期擾乱
  • 高度 110 km に最大 0.5 k の温度擾乱を乱数を用いて与える.
• 計算モデル時間
  • 1e+7 sec (ほぼ 120 地球日)

設定ファイル等

• arare.conf
• ソースファイル

特徴

結果一覧

温位の水平平均の時間高度断面

鉛直速度の自乗平均の時間高度断面

H2O 混合比の水平平均値の時間変化

H2S 混合比の水平平均値の時間変化

NH3 混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

凝結物混合比の水平平均値の時間変化

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凝結成分気体混合比(赤: H2O, 緑: H2S, 青: NH3)

凝結物混合比(赤: H2O, 緑: NH4SH, 青: NH3)

温位偏差と風速ベクトル

温位偏差

水平風速

鉛直風速

流線関数(線型プロット)

流線関数(対数プロット)

凝結成分気体混合比の水平・時間平均(赤: H2O, 緑: H2S, 青: NH3)

凝結物混合比の水平・時間平均(赤: H2O, 緑: NH4SH, 青: NH3)

安定度

加熱率

NH4SH の相平衡からのずれ

H2O 相対湿度 (線型プロット)

H2O 相対湿度 (対数プロット)

NH3 相対湿度 (線型プロット)

NH3 相対湿度 (対数プロット)

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凝結成分気体混合比(赤: H2O, 緑: H2S, 青: NH3)

凝結物混合比(赤: H2O, 緑: NH4SH, 青: NH3)

温位偏差と風速ベクトル

温位偏差

水平風速

鉛直風速

流線関数(線型プロット)

流線関数(対数プロット)

凝結成分気体混合比の水平・時間平均(赤: H2O, 緑: H2S, 青: NH3)

凝結物混合比の水平・時間平均(赤: H2O, 緑: NH4SH, 青: NH3)

安定度

加熱率

NH4SH の相平衡からのずれ

H2O 相対湿度 (線型プロット)

H2O 相対湿度 (対数プロット)

NH3 相対湿度 (線型プロット)

NH3 相対湿度 (対数プロット)

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