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潜熱のテスト計算.

主成分凝結計算において, 速度, 圧力の値を固定して凝結と潜熱のみ計算を行った. 時間ステップを変えてテスト計算を行った.

ソースプログラム arare3m-20051221 で凝結と潜熱以外の計算部分を外したもの
温度 初期温度は下の図参照. 潜熱のみによって変化.
圧力 静水圧平衡 (地表面で 700 Pa). 一定.
風速 なし
凝結核数密度 5.0 x 108 / kg
凝結核の半径 1.0 x 10-7 m
大気の熱伝導係数 4.8 x 10-3 W /K m
臨界過飽和度 0 %
飽和蒸気圧の計算式(Antoine の式)の係数 A = 27.4 Pa
B = 3103 K
放射加熱 なし
地表面フラックス なし
重力加速度 3.72 m/s2
粘性 なし
時間フィルタ あり (係数は 0.1)
数値粘性 あり (5.0 x 10-4)
計算領域 水平 10 km x 鉛直 10 km
格子点間隔 200 m
積分時間 1 分
時間ステップ 長い: 1.5 秒 / 1.0 秒 /1.5 秒 (3 通り)
境界条件 水平: 周期, 鉛直: free-slip
数値解法 水平: 陽解法, 鉛直: 陰解法

計算結果



時間ステップ 0.5 秒

凝結量 温位変化

DensCloud-zt-dt0.5.png
雲密度の z-t 分布


PotTemp-zt-dt0.5.png
温位擾乱の z-t 分布

過飽和度の変化

SatRt-dt0.5-t0.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 0 s)


SatRt-dt0.5-t6.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 6 s)


SatRt-dt0.5-t12.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 12 s)


SatRt-dt0.5-t18.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 18 s)


SatRt-dt0.5-t24.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 24 s)


SatRt-dt0.5-t24.5.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 24.5 s)

温度-圧力の変化

Temp-Press-dt0.5-t0.png
温度-圧力分布 (t = 0 s)


Temp-Press-dt0.5-t6.png
温度-圧力分布 (t = 6 s)


Temp-Press-dt0.5-t12.png
温度-圧力分布 (t = 12 s)


Temp-Press-dt0.5-t18.png
温度-圧力分布 (t = 18 s)


Temp-Press-dt0.5-t24.png
温度-圧力分布 (t = 24 s)


Temp-Press-dt0.5-t24.5.png
温度-圧力分布 (t = 24.5 s)



時間ステップ 1.0 秒

凝結量 温位変化

DensCloud-zt-dt1.0.png



PotTemp-zt-dt1.0.png


時間ステップを大きくすると, 1ステップあたりの過飽和度の変化が大きくなる. 従って1ステップごとに凝結と蒸発を繰り返し, 解が振動するようになる.
過飽和度の変化

SatRt-dt1.0-t0.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 0 s)


SatRt-dt1.0-t6.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 6 s)


SatRt-dt1.0-t12.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 12 s)


SatRt-dt1.0-t18.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 18 s)


SatRt-dt1.0-t24.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 24 s)


SatRt-dt1.0-t25.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 25 s)

温度-圧力の変化

Temp-Press-dt1.0-t0.png
温度-圧力分布 (t = 0 s)


Temp-Press-dt1.0-t6.png
温度-圧力分布 (t = 6 s)


Temp-Press-dt1.0-t12.png
温度-圧力分布 (t = 12 s)


Temp-Press-dt1.0-t18.png
温度-圧力分布 (t = 18 s)


Temp-Press-dt1.0-t24.png
温度-圧力分布 (t = 24 s)


Temp-Press-dt1.0-t25.png
温度-圧力分布 (t = 24.5 s)



時間ステップ 1.5 秒


DensCloud-zt-dt1.5.png



PotTemp-zt-dt1.5.png


時間ステップを大きくすると, 1ステップあたりの過飽和度の変化が大きくなる. 従って1ステップごとに凝結と蒸発を繰り返し, 解が振動するようになる.
過飽和度の変化

SatRt-dt1.5-t0.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 0 s)


SatRt-dt1.5-t6.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 6 s)


SatRt-dt1.5-t12.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 12 s)


SatRt-dt1.5-t18.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 18 s)


SatRt-dt1.5-t24.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 24 s)


SatRt-dt1.5-t25.5.png
過飽和度の鉛直分布 (t = 25.5 s)

温度-圧力の変化

Temp-Press-dt1.5-t0.png
温度-圧力分布 (t = 0 s)


Temp-Press-dt1.5-t6.png
温度-圧力分布 (t = 6 s)


Temp-Press-dt1.5-t12.png
温度-圧力分布 (t = 12 s)


Temp-Press-dt1.5-t18.png
温度-圧力分布 (t = 18 s)


Temp-Press-dt1.5-t24.png
温度-圧力分布 (t = 24 s)


Temp-Press-dt1.5-t25.5.png
温度-圧力分布 (t = 24.5 s)

     

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