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共生課題2 2.温暖化・大気組成変化相互作用モデル開発 温暖化-雲・エアロゾル・放射フィードバック精密評価 久芳奈遠美 KUBA Naomi - PowerPoint PPT Presentation


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共生課題2 2.温暖化・大気組成変化相互作用モデル開発 温暖化-雲・エアロゾル・放射フィードバック精密評価 久芳奈遠美 KUBA Naomi. 目次 1.共生研究における物理・化学過程のモデリングについて 2. NICAM 開発状況 3. NHM 、 NICAM への雲微物理モデルの導入. 目次 1.共生研究における物理・化学過程のモデリングについて 2. NICAM 開発状況 3. NHM 、 NICAM への雲微物理モデルの導入. 1)スケジュール   ・ 8 月までに論文の種をまいて、 IPCC に向けて組織的な    対応をする。

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Presentation Transcript

共生課題2

2.温暖化・大気組成変化相互作用モデル開発

温暖化-雲・エアロゾル・放射フィードバック精密評価

久芳奈遠美

KUBA Naomi


目次

1.共生研究における物理・化学過程のモデリングについて

2.NICAM 開発状況

3.NHM、NICAM への雲微物理モデルの導入


目次

1.共生研究における物理・化学過程のモデリングについて

2.NICAM 開発状況

3.NHM、NICAM への雲微物理モデルの導入


1)スケジュール

  ・8月までに論文の種をまいて、IPCCに向けて組織的な

   対応をする。

  ・9月までに統合モデルに全過程の取り込みができることが

   望ましい。

2)実験メニュー

  現状は全昇温がわかっていて、それに合わせて感度を調整

  している。

  昇温の起因の配分の議論ができるような実験を考える。


3)問題点

・産業革命以前と現在とのエアロゾル数密度の変化(増加の割合)が不確かである。

・現在で非常に清浄な大気(自由大気、南大洋など)では、エアロゾルデータ

 が不確かなため雲粒有効半径の見積もりが難しい。

・衛星観測データとの比較: 陸域での低層雲有効粒子半径が小さすぎる。

・砂漠化の取り込み

・将来、温暖化で地表面反射率の分布が変わると、エアロゾルの直接放射強制力が

 正になる可能性もある。

・土壌粒子の SSA ( single scattering albedo )が大気汚染で小さくなる可能性。

・気体 (CHASER) + 粒子(SPRINTAERS) の長期ラン で何がわかるか?

・雲水相関数(現状のGCMで使われている雲水を液体と固体に振り分ける

 ための関数)の不確かさ。 ⇒ 共生課題1

 雲氷も予報変数にしたい  ⇒ 共生課題2


3)問題点 (続き)

・雲-降水 :

Na – Nc パラメタリゼーションの検討

aut-conversion のパラメタリゼーションの検討

 過冷却雲水の割合の検討

 観測データの解析(中国での地上観測では雲量、日射量ともに減少しているが、

             衛星観測では雲量増加)

 氷雲予報の必要性

 地上エアロゾルの直接効果での降水の変化、間接効果での降水の変化


目次

1.共生研究における物理・化学過程のモデリングについて

2.NICAM 開発状況

3.NHM、NICAM への雲微物理モデルの導入


NICAM 開発状況

○放射過程:MSTRANX実装中(3月中予定)

○陸面過程: MATSIRO実装中 (3月~4月予定)

○雲微物理過程:実装済み

  バルク法 warm cloud : Kessler (1969), Klemp & Wilhelmson (1978)

cold cloud : Grabowski (1998), Lin et al. (1983)

(Bin法    基底関数法導入予定)

○地表面フラックス過程:実装済み  Louis (1979), Uno et al. (1995)

○乱流過程:実装済み          Mellor & Yamada level 2, 2.5

○1日分の計算(3.5 km 格子、50 層 ) が2~3 時間かかる見込み

  全球一様では試行錯誤は無理なので、開発段階では、一部集中格子の使用

  や地球のを半径小さくすることを検討。

○熱帯スコールラインのシミュレーション:

20km 格子(一部集中格子1.2 km)で再現に成功


見積もり

 全球 14 km 格子 dt = 100 sec

80 ノード使って一日積分に6分30秒かかる

半径15度の範囲に集中格子 ( 1.4 km 格子) ⇒雲モデルが使える

dt = 5 sec

320ノード使えば1ヶ月積分は32時間

○課題

 ・全球で気候感度実験ができないか?

 ・雲水と雲氷の割合を出す実験はできないか?


目次

1.共生研究における物理・化学過程のモデリングについて

2.NICAM 開発状況

3.NHM、NICAM への雲微物理モデルの導入


NHMへの雲微物理モデルの導入

○ビン法モデル:1 moment Bott (1989)

2 moment Chen & Lamb (1994)

○雲粒数密度パラメタリゼーション  Kuba et al. (2003) , Kuba & Iwabuchi (2003)

○初期雲粒粒径分布:ガンマ分布で表現  Kuba (2003)

○東北大学「雲解像モデル開発」との共同研究

NICAMへの雲微物理モデルの導入

○基底関数法の開発(CCSR)


雲粒数密度のパラメタリゼーション

Nd = A Nc(S%) / (Nc(S%) + B )V < 0.2 m s -1             S = 0.2 A = 4710 V 1.19                         B = 1090 V + 33.20.2 < V < 0.5 m s -1  S = 0.4 A = 11700 V - 1690                              B = 10600 V - 14800.5 < V < 1.0 m s -1   S = 0.5   A = 4300 V 1.05                               B = 2760 V 0.7551.0 < V < 3.0 m s -1    S = 1.0 A = 7730 - 15800 exp(-1.08 V)                              B = 6030 - 24100 exp(-1.87 V)3.0 < V < 10.0 m s -1  S = 2.0 A = 1140 V -741                             B = 909 V - 56.2


雲粒粒径分布の形のパラメタリゼーション

Gamma distribution.

n( r ) = A rb exp(-Br) dr

A = Nd ( 4p(b+3)(b+2)(b+1)Nd / 3Q ) (b+1)/3/ b!

B = ( 4p(b+3)(b+2)(b+1)Nd / 3Q )1/3

n( r ) : Number density ( cm-4 )

Nd: Numberof cloud droplets ( cm-3 )

Q : Cloud water ( g cm-3 ) Qadjust > Qcrit


Number concentration of cloud droplets ( cm-3 ) 25 min.

CCN-1

parcel

Altitude ( km )

Parameterization

X ( km )


Number concentration of cloud droplets ( cm-3 ) 25 min.

CCN-10

parcel

Altitude ( km )

Parameterization

X ( km )


Size distribution of cloud droplets on Bin model at (4.5 km,1.9 km)

CCN-1 6 min.

parcel

10 6

Gamma

(b=2)

10 4

Gamma

(b=4)

dN / dr ( cm -4)

10 2

10 0

0 20 40 60 80 100

Radius of cloud droplets ( mm )


Size distribution of cloud droplets on Bin model at (4.5 km,2.2 km)

CCN-1 13 min.

parcel

10 6

Gamma

(b=2)

10 4

Gamma

(b=4)

dN / dr ( cm -4)

10 2

10 0

0 20 40 60 80 100

Radius of cloud droplets ( mm )


Size distribution of cloud droplets on Bin model at (4.5 km,2.5 km)

CCN-1 18 min.

parcel

10 6

Gamma

(b=2)

10 4

Gamma

(b=4)

dN / dr ( cm -4)

10 2

10 0

0 20 40 60 80 100

Radius of cloud droplets ( mm )


Size distribution of cloud droplets on Bin model at (4.5 km,1.9 km)

CCN-10 6 min.

parcel

10 6

Gamma

(b=2)

10 4

Gamma

(b=4)

dN / dr ( cm -4)

10 2

10 0

0 20 40 60 80 100

Radius of cloud droplets ( mm )


Size distribution of cloud droplets on Bin model at (4.5 km,2.2 km)

CCN-10 13 min.

parcel

10 6

Gamma

(b=2)

10 4

Gamma

(b=4)

dN / dr ( cm -4)

10 2

10 0

0 20 40 60 80 100

Radius of cloud droplets ( mm )


Size distribution of cloud droplets on Bin model at (4.5 km,2.5 km)

CCN-10 18 min.

parcel

10 6

Gamma

(b=2)

10 4

Gamma

(b=4)

dN / dr ( cm -4)

10 2

10 0

0 20 40 60 80 100

Radius of cloud droplets ( mm )


CCN-1 50 min. km,2.5 km)

10

Mean (mm)

parcel

1.60

8

Gamma

(b=2)

1.70

Gamma

(b=4)

6

1.68

Accumulated Rainfall ( mm )

4

2

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

X ( km )


CCN-10 50 min. km,2.5 km)

10

Mean (mm)

parcel

0.635

8

Gamma

(b=2)

0.717

Gamma

(b=4)

6

0.688

Accumulated Rainfall ( mm )

4

2

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

X ( km )


Mixing ratio of rain water 25 min. km,2.5 km)

CCN-1

parcel

Altitude ( km )

Parameterization

X ( km )


Mixing ratio of rain water 40 min. km,2.5 km)

CCN-1

parcel

Altitude ( km )

Parameterization

X ( km )


NHMへの雲微物理モデルの導入 km,2.5 km)

○ビン法モデル:1 moment Bott (1989)

2 moment Chen & Lamb (1994)

○雲粒数密度パラメタリゼーション  Kuba et al. (2003) , Kuba & Iwabuchi (2003)

○初期雲粒粒径分布:ガンマ分布で表現  Kuba (2003)

○東北大学「雲解像モデル開発」との共同研究

NICAMへの雲微物理モデルの導入

○基底関数法の開発(CCSR)


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