数値気象モデルCReSSの計算結果と 観測結果の比較および検討 岐阜大学工学部 土木工学科 水文気象学研究室 横山拓也 研究背景 観測では大気現象の立体・平面構造を得ることは難しい CReSSのシミュレーションにより立体・平面構造を得る 大気境界層内の対流構造が明らかになり、地表面付近への 影響を知ることができる CReSS（Cloud Resolving Storm Simulator） ・坪木和久（名古屋大学地球水循環環境センター） ・榊原篤志（高度情報科学研究機構） ・力学過程の基礎方程式系は非静力学・圧縮系で、地形 に沿う座標系の３次元領域で計算を実行 ・地形と初期場および境界条件を与えて予報実験を行え る ・乱流クロージャはLES（Large Eddy Simulation)であ る 研究内容 CReSSのシミュレーションによって得られた大気境界層内の現象 などをcaps2002の観測データと比較 CReSSが大気境界層内の小さな現象をどれだけ再現できるのか ・散布図、相関係数を用いた比較 ・積分スケールによる比較 ・地点間の距離、風向風速を考慮したずらし相関 観測データと計測点配置図 滋賀県北部の水田地帯において 面的集中観測 乱流を含んだ地上での気温・風向 風速などを観測 CReSSのシミュレーション結果と 比較可能 CReSSの計算条件 ２００２年１１月１７日 ９時～１２時 天気：晴れ 風向の安定 水平一様・周期境界条件 水平方向 40m間隔で200格子→8000m 鉛直方向 最下層10mで80層→2000m 粗度0.017ｍ・アルベド0.2・蒸発散効率0.2 この条件によりシミュレーションが行われた 温位の鉛直分布 ・地表面で暖められた空気が持ち上 げられている ・大気境界層上端が700ｍ～800ｍ付 近にあり、観測と一致している 温位と鉛直風の平面図 温位：COLOR、鉛直風：等値線 ・温位の変化の境目に鉛直風 の境目もある。 散布図および相関係数 CReSS（高度5ｍ） 相関係数 0.781 観測（高度2.45ｍ） 0.457 積分スケール 積分スケールLを以下のように定義する 1 Cor ( ) T L T 0 f (t ) * f (t )dt Cor ( )dz * Cor (0) 積分スケールを算出するということは、ある時系列が相関をどれ だけの間もちつづけていられるかを求めるということ 積分スケール ・CReSSにおいては高度があが るにつれ積分スケールが大きく なっている ・観測の積分スケールのほうが CReSSよりも大きい ・ CReSS、観測とも一番地表面 に近いポイントの積分スケール が高い値を示している CReSSー● 観測ー▲ 地表面付近の時系列 CReSS 黒：高度5ｍ 赤：高度15ｍ 緑：高度25ｍ 観測 黒：高度１ｍ 赤：高度2.45ｍ 緑：高度5.9ｍ 最下ポイント（黒）に時間スケールの大きな変動がみえる 地点間のずらし相関 ずらし相関Rｊを以下のように定義する 1 Rj n j n j i 1 g i g f f i j g f g i j 1 n j g gi n j i 1 f g i 1 i g f n j f i j n j 1 f i j n j i 1 i 1 i j f n j 地点間のずらし相関 CReSS－● 観測ー▲ 左図：２点間距離とずらし相関係数 右図：２点間距離とずらし相関係数が最大値となる距離 結論 ・地表面に近いポイントでの積分スケール値の変化のパターン は似ている ・ずらし相関係数の落ち方に似た傾向がみられたが、 CReSSの ほうが傾向が強い CReSSは理想的なシミュレーションが行なわれたにも関わらず、 観測結果でみられたいくつかの特徴を再現している 観測器具 地表面付近の散布図（CReSS） 高度5ｍ 高度15ｍ 温位と水蒸気量 CReSS 観測
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