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1 次元放射対流平衡モデルを用いた射出限界の計算

概要

dcpam5 を用いて鉛直 1 次元放射対流平衡解を求める計算をおこなった. 地球放射スキームと灰色放射スキームを用いて, それぞれ惑星放射量 の最大値を求めてみた.

灰色放射を用いた場合では, 表面温度を変えても惑星放射量が およそ 350 W/m2 を越えないことが確認された. これは Nakajima et al. (1992, JAS, 49, 2256) と同様の結果である.

地球放射スキームを用いた場合では, 表面温度が 400K を越えた場合に 正しく平衡解が求まらなかった (全層が対流圏になってしまった). また, L32 の場合では, 高温状態における放射計算もうまくできない.

実験設定

• プログラム: dcpam5-20130302 版に変更を加えたもの.
  • tgz ファイル
• 軸対称モデル計算
  • 緯度格子点数 : 32
  • 鉛直層数: 32 または 1000
• 更に詳細は 発表資料 を参照してください.
• NAMELIST ファイル
  • 灰色放射, L32
  • 灰色放射, L1000
  • 地球放射, L32
  • 地球放射, L1000
  • 地球放射, CO2 混合比 10 倍, L32
  • 地球放射, CO2 混合比 0.1 倍, L32
  • 地球放射, 対流圏〜中間圏 CO2 放射スキームを用いる場合, L32
  • 初期値生成用(L32)
  • 初期値生成用(L1000)
  • SST 生成用

dcpam5-20130302 版からの変更点

• 平衡モデル用ルーチンを追加.

  • src/equilibrium ディレクトリを作成し, 以下のファイルを置いた.

    Makefile, equilib_modify_ps.f90, equilib_strat_const_temp.f90, equilib_tropopause.f90, equilib_moist_adiabat.f90, equilib_strat_optdep.f90

  • src/Makefile の LIBDIRS = の設定に equilibrium を追加.
• sst ファイルの作成の際に, SST の値を格子点ごとに指定するようにした.
  • src/prepare_data/surface_data.f90 を編集
• 灰色放射ルーチンを追加.
  • src/radiation/rad_gray.f90 を追加
  • src/radiation/Makefile の OBJS = の設定に rad_gray.o を追加
• namelist で読みこむ配列サイズの上限を大きくした.

  • setup/namelist_util.f90 において

    integer, parameter, public:: MaxNmlArySize = 2001

    と変更.

• 1 次元平衡計算ようメインルーチンを作成.
  • src/main/dcpam_main_1deq.f90 を作成
  • src/main/Makefile の OBJS = の設定に dcpam_main_1deq.o dcpam_main_1deq を追加

作図に用いたスクリプトたち

• スクリプト置き場

計算結果

GrayRadEqL1000_OLR-Ts.png 灰色放射, L1000 の場合の OLR-Ts 関係	GrayRadEqL1000_TempVert.png 灰色放射, L1000 の場合の温度構造. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	GrayRadEqL1000_QVapVert.png 灰色放射, L1000 の場合の比湿分布. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.
GrayRadEqL1000_RadLUWFLX.png 灰色放射, L1000 の場合の上向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	GrayRadEqL1000_RadLDWFLX.png 灰色放射, L1000 の場合の下向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	GrayRadEqL1000_RadNetFlx.png 灰色放射, L1000 の場合の正味上向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.
GrayRadEqL1000_Ptrop-Ts.png 灰色放射, L1000 の場合の対流圏の圧力レベル.	GrayRadEqL1000_Ps-Ts.png 灰色放射, L1000 の場合の表面気圧.
GrayRadEqL32_OLR-Ts.png 灰色放射, L32 の場合の OLR-Ts 関係	GrayRadEqL32_TempVert.png 灰色放射, L32 の場合の温度構造. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	GrayRadEqL32_RadNetFlx.png 灰色放射, L32 の場合の正味上向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.
EarthConstStratL1000_OLR-Ts.png 地球放射, L1000 の場合の OLR-Ts 関係	EarthConstStratL1000_TempVert.png 地球放射, L1000 の場合の温度構造. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	EarthConstStratL1000_QVapVert.png 地球放射, L1000 の場合の比湿分布. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.
EarthConstStratL1000_RadLUWFLX.png 地球放射, L1000 の場合の上向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	EarthConstStratL1000_RadLDWFLX.png 地球放射, L1000 の場合の下向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	EarthConstStratL1000_RadNetFlx.png 地球放射, L1000 の場合の正味上向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.
EarthConstStratL1000_Ps-Ts.png 地球放射, L32 の場合の表面気圧.
EarthConstStratL32_OLR-Ts.png 地球放射, L32 の場合の OLR-Ts 関係	EarthConstStratL32_TempVert.png 地球放射, L32 の場合の温度構造. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	EarthConstStratL32_RadNetFlx.png 地球放射, L32 の場合の正味上向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.
Gray_OLR_ResDep.png 灰色放射の場合の L32 と L1000 の比較. 赤線が L1000, 青線が L32.	Earth_OLR_ResDep.png 地球放射の場合の L32 と L1000 の比較. 赤線が L1000, 青線が L32.
EarthHighAltL32_OLR-Ts.png 地球放射, L32, 対流圏・成層圏・中間圏用の CO2 放射モデルを用いた場合の OLR-Ts 関係	EarthHighAltL32_TempVert.png 地球放射, L32, 対流圏・成層圏・中間圏用の CO2 放射モデルを用いた場合の温度構造. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	EarthHighAltL32_RadNetFlx.png 地球放射, L32, 対流圏・成層圏・中間圏用の CO2 放射モデルを用いた場合の正味上向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.
EarthMRCO2times0.1L32_OLR-Ts.png 地球放射, L32, MRCO2=0.369e-4 の場合の OLR-Ts 関係	EarthMRCO2times0.1L32_TempVert.png 地球放射, L32, MRCO2=0.369e-4 の場合の温度構造. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	EarthMRCO2times0.1L32_RadNetFlx.png 地球放射, L32, MRCO2=0.369e-4 の場合の正味上向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.
EarthMRCO2times10L32_OLR-Ts.png 地球放射, L32, MRCO2=0.369e-2 の場合の OLR-Ts 関係	EarthMRCO2times10L32_TempVert.png 地球放射, L32, MRCO2=0.369e-2 の場合の温度構造. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.	EarthMRCO2times10L32_RadNetFlx.png 地球放射, L32, MRCO2=0.369e-2 の場合の正味上向き赤外放射フラックス. Ts=250, 300, 350, 400, 450, 500, 550K の結果.