2010.9.15-16
ヤマセ研究会
DS3
―――更なるダウンスケーリング―――
余偉明 (Weiming Sha)、東北大・理
ディーエスキューブ
東北大・流体地球物理学講 DS3
(Down Scaling Simulation System)
24km
1.5km格子、2006年6月に運用開始
初期値
予報モデル
高速計算機
RSM予報値
JMA-NHM
8台並列
6km
1.5km
星野君修士論文「高解像度JMA-NHMを用いた
宮城県の局地気象予報システム構築」より抜粋
DS3 ~Down-Scaling Simulation System
http://wind.gp.tohoku.ac.jp/
Initial & lateral
boundary data
・ MSM data
・ SST data
(OISST,MSST)
Various forecasts
Main frame --- JMA-NHM*
Routine resolution :
Vertical : 38 layers (dz = 40 ~ 760 m)
Horizontal : dx = 6  1.5 (km)
Initial data
6km mesh
1.5km mesh
2 times Down-Scaling
・Temp.
・Wind
・precip.
・・・etc
(陳君より)
8
9
Output from DS3 @today
• http://ds3.gp.tohoku.ac.jp/
(陳君より)
課題(1)
DS3が今よりダウンスケーリングを遂行する際、
JMA-NHMの格子解像度依存の乱流スキーム、
境界層扱いスキーム、雲物理過程スキーム等の問題点の
改善が必要
やませ共同観測(東北大学と仙台管区気象台等の機関に
より、科研費(代表者・浅野正二)で、実施)
日時:2001年から2007年まで
目的:ヤマセの形成・変質機構の解
明と数値モデル化
観測対象:ヤマセ発現時の大気構造
および雲の微物理特性
観測データ:気温、相対湿度、雲底高
度など
2003年船舶観測の領域
2003年6月の船舶観測において典型的ヤマセと遭
遇し、その一連の大気構造のデータの取得に成功
次田君修士論文「高解像度モデルによるヤマセ雲の数値シミュレーション」より抜粋
対象期間と概況
下層に冷気が流入し、霧に
近い薄い雲が発生
混合層が発達し、雲底が
300m程まで上昇
雲底が100m程まで下降
混合層が発達し、雲底が1km
程まで上昇
気温の時間-高度断面図、 黒点は雲
底高度 (東北大CAOS・浅野先生の
ご提供)
(次田君修論)
SST(川村研のご提供)と乱流スキームの感度実験
新世代海面水温(NGSST)
レイノルズ平均乱流スキーム:
0.05度格子
毎日更新
• Deardorffスキーム
• Mellor-Yamada Level 3スキーム
(MY3)
NOAA-OISST
1度格子
一週間平均
南端では差は小さいがNGSSTの方が北
に向かってのSST傾度が2倍ほど大きい
(次田君修論)
感度実験の結果
Deardorff/NGSST
Deardorff/OISST
SST低解像度化
ダウンスケーリングに伴うヤマセの高精度の再現・予測には:
乱
流
精
緻
化
①精密なSSTデータの利用が不可欠
MY3/NGSST
観測結果
② JMA-NHMにレイノルズ平均乱流スキー使用の代わりに、
LES乱流スキームの導入が急務
(次田君修論)
課題(2)
DS3が更に高解像度を有するダウンスケーリングを遂行し、
もっと複雑な地形(急傾斜な地形や人工建築物等)も扱える
には
1、複雑な地形の場合にも計算できるモデルの拡張
2、ダウンスケーリングに伴うモデル間のインタフェースの構築
Development and Applications of a High-resolution Local
Meteorological Numerical Model(CFD) in Cartesian Coordinate (Sha,2008)
Table Outline of the CFD numerical model (sha,2008)
Basic equations
Non-hydrostatic/compressible
Coordinate
Cartesian
Discretization approach
Finite volume method
Grid system
Staggered
Time integration scheme
Implicit
Advection Scheme
3rd upwind scheme(QUICK)
Leonard(1979); Hayase et al.(1992)
Solution method
for the equations
SIMPLER algorithm
Technique for handling
complex geometries
Blocking-off Method
Patankar(1980); Sha(2002)
Turbulence scheme
LES
Patankar(1980); Sha et al.(1991)
Lilly(1962); Smagorinsky(1963)
Development and Applications of a High-resolution Local
Meteorological Numerical Model(CFD) in Cartesian Coordinate (Sha,2008)
実地形の表現
左図:実地形(北海道)
下図:計算モデルの中で
表現された地形
(dx=dy=dz=50m)
実地形でのテスト計算
更にDS3ダウンスケーリングには:
①通常地形の上に建築物などのある場合にも計算できるコードの
作成
②JMA-NHMと自作CFDモデルとの結合上の諸難題の克服
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