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Held and Suarez (1994) テスト

概要

DCPAM の力学過程の実装実験として, Held and Suarez (1994) の力学コアベンチマークテストを行った. このテストは, 大気大循環モデルの力学過程を 評価するためのベンチマーク計算である. この実験では, 温度場にニュートン冷却を与え, σ < 0.7 の速度場に レイリー摩擦を与え, ニュートン冷却で大気をある温度分布に近づける. (詳細は Held and Suarez (1994) を参照のこと). 環境, およびパラメータは以下の通り. 結果は下記に記す.

実験環境

システム (uname -a) SUPER-UX unix 17.1 SX-8R
コンパイラ FORTRAN90/SX
依存するライブラリとバージョン
  • NetCDF ver 3.6.?
  • ISPACK ver 0.71
  • SPML ver 0.4.1

実験設定

プログラムのソースコード dcpam4-20071012 に若干手を加えたもの [TAR.GZ]
ビルド時の設定ファイル
NAMELIST ファイル info00/dcpam_hs94_T42L20_1200day.nml
初期値 渦度, 発散, 比湿はゼロ. 地表面気圧は一定 (1000 hPa). 温度は基本場が 250 K で微笑擾乱が与えられている. 擾乱の分布については 初期値および実験結果 の項目を参照のこと.
 
計算領域 水平(λ,φ) : 全球 (λ=[0, 360], φ=[-90, 90])
鉛直(σ=p/p0) : 大気下端〜上端 (σ = [0, 1])
時間間隔 6 分
積分時間 1200 日
境界条件 水平(λ,φ) : 周期境界条件
鉛直(σ) : dσ/dt = 0 (σ = 0, 1)
数値解法
  • 水平(λ,φ) : スペクトル法 (球面調和関数展開・三角形切断)
  • 鉛直(σ) : 差分法 (Arakawa and Suarez, 1983)
  • 時間(t) : リープフロッグスキーム.
    • ただし重力波の項にはセミインプリシット法を用いる. 時間フィルター (Asselin, 1972). を用いる. フィルター係数は 0.05
 
空間解像度 東西格子点数 : 128
南北格子点数 : 64
鉛直格子点数 : 20
最大波数 42
 
惑星半径 6.371e+6 [m]
回転角速度 7.292e-5 [1/s]
重力加速度 9.8 [m/s^2]
大気定圧比熱 1004.6 [J K^-1 kg^-1]
大気気体定数 287.04 [J K^-1 kg^-1]
最大波数に対する e-folding time 8640.0 [s]
超粘性の次数 8

実行結果に関する付加情報

標準出力 info00/dcpam_hs94_T42L20_1200day_stdout.txt
標準エラー出力 info00/dcpam_hs94_T42L20_1200day_stderr.txt
プロファイラによる速度計測 info00/ftrace.txt

参考文献

初期値および実験結果


初期温度場
     
σ=0.97

σ=0.52

最上端である σ=0.02 では 250K で一定.  

実験結果
     
200 日目から 1200 日目までを平均した, 帯状平均東西風

200 日目から 1200 日目までを平均した, 帯状平均南北風

200 日目から 1200 日目までを平均した, 帯状平均温度

 
地表面気圧の平均値の時間変化

地表面気圧の平均値の時間変化の比較
赤: エクスプリシット法 Δt=6分
緑: セミインプリシット法 Δt=6分
青: セミインプリシット法 Δt=30分

   

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