NICAM-SPRINTARS
結合作業の現状報告
鈴木健太郎
（東京大学気候システム研究センター）
2006/12/5 共生第２課題 研究連絡会
NICAM-SPRINTARS 結合モデル
• SPRINTARS (Takemura et al., 2000, 2002)
– 全球３次元エアロゾル輸送ー放射モデル
– オリジナル版はCCSR/NIES/FRCGS CGCMと結合
• NICAM (Tomita and Satoh, 2004)
– 全球雲解像モデル: ES上で稼働
– これまでの実験
• 水惑星実験 (Tomita et al., 2004; Nasuno et al., 2006)
• 水惑星SST+2K 実験 (Miura et al., 2005)
• 現実地形入り予報型実験 (Miura et al., 2006)
• NICAM-SPRINTARS (this study)
– 全球雲解像モデルにエアロゾルをオンラインに結合
– 直接効果・間接効果をともに導入
– 対流雲にもエアロゾルの間接効果が入る
SPRINTARS description
Takemura et al. (JGR, 105, 17853–17873, 2000)
Takemura et al. (J. Climate, 15, 333–352, 2002)
Takemura et al. (JGR, 110, 2004JD005029, 2005)
Meteorological field
(wind, temperature, etc.)
on/off
General Circulation Model
Aerosol transport processes
emission, advection, diffusion, chemical
reaction, deposition (wet, dry, sedimentation)
Aerosol optical properties
Aerosol direct and indirect effects
Aerosol global distribution
Evaluation of aerosol effects on climate
system
§Originally on CCSR/NIES/FRCGC AGCM
§Tracers: black carbon (BC), organic carbon
(OC), sulfate, oil dust, sea salt, SO2, DMS
§Emission
• BC, OC: biomass burning, fossil fuel, biofuel,
agricultural activity, terpene
• SO2: fossil fuel, biomass burning, volcano
• DMS: phytoplankton, land vegetation
• Soil dust: online calculation with wind speed at 10m
height, vegetation, soil moisture, snow amount
• Sea salt: online calculation with wind speed at 10m
height
§Advection
Flux-Form semi-Lagrangian for original GCM
Use of Miura (2004) scheme for NICAM
§Diffusion
§Chemical reaction (sulfur)
• Gas phase: DMS+OHSO2, SO2+OHSO42• Liquid phase: S(IV)+O3SO42-, S(IV)+H2O2SO42»OH, O3, H2O2: CHASER (Sudo et al. 2002)
§Deposition
• Wet deposition
• Re-emission by evaporation of rain
• Dry deposition
• Gravitational settling
雲とエアロゾルの相互作用
光学特性
降水生成特性
雲内への取り込み
(in-cloud scavenging)
降水による除去
(wash out)
雲生成の力学
雲核形成
(nucleation)
雲の微物理
雲・エアロゾルの衛星観測
Aerosol (Higurashi and Nakajima, 1999 )
Low cloud ( Kawamoto et al., 2001 )
Nakajima et al. (GRL 2001)
NICAM-SPRINTARS 間接効果の表現
CCSR/NIES/FRCGC AGCM と同様の方法
(Suzuki et al., JAS 2004)で取り扱う
エアロゾル数 Na から 雲粒数Nc を診断
経験式 N c 
N a N m
N a  N m
( Numaguti, 1999: Martin, 1994に fit )
雲水量 l の降水への変換
l
l

降水生成率
t
p
降水時定数
 p   p l, Nc 
雲粒子半径の評価
残存雲水量と雲粒数から診断
 3 l 

rc  
 4 w N c 
Berry ( 1967 )
  N c l
p 
l
1
3
低解像度(〜240km)での計算例：エアロゾル光学的厚さ
Annual mean
低解像度(~240km)での計算例：エアロゾル・雲の光学特性
Annual mean
全球雲解像実験
• 2001年4月1日から10-15日程度積分
– 東シナ海上APEX観測実験、全球衛星データ
– GCM-SPRINTARSの結果を初期値とする
• GCMはnudgingで走らせる
• 解像度
– glevel09(dx=14km): 現在稼働中
– glevel10(dx=7km): これから（年末年始を利用）
• 計算資源
– 計算コスト: NICAM default版の約２倍
– gl09(14km): 80ノード×10時間 で５日積分可
– gl10(7km): 320ノード利用
Aerosol Optical Thickness (Total)
2001 April
NICAM-SPRINTARS
14km run (this study)
MODIS (A.Higurashi)
GCM-SPRINTARS (T.Takemura)
Aerosol Optical Thickness
MODIS Satellite
(A. Higurashi)
CRB
DST
SLF
GCM-SPRINTARS
(T. Takemura)
2001, April
NICAM-SPRINTARS
(14km, this study)
Angstrom Exponent
2001 April
NICAM-SPRINTARS
14km run (this study)
MODIS (A.Higurashi)
GCM-SPRINTARS (T.Takemura)
Cloud Particle Effective Radius
NICAM-SPRINTARS
2001 April (this study)
MODIS 2003 April (T.Y.Nakajima)
GCM-SPRINTARS 2003 April
(T.Takemura)
Summary
• コーディング・完熟運転終了
– 低解像度(dx=240km)で稼働済み（数年程度）
• 全球雲解像実験を開始
– dx=14kmで稼働中: 10-15日程度積分
• Tuning必要: in-cloud scavenging, wash-out
• 今後の予定
– dx=7kmの実験: 年末年始
– 衛星観測データと全球で比較
• MODIS(cloud & aerosol), ISCCP, GPCP
– エアロゾルemission倍増実験
– 対流雲への影響に着目した解析

そのモビルスーツの性能のおかげだ