Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

高性能マルチ・スケール大気環境数値モテルは自然災害、環境問題の評価または予測にとって欠かせない道具である。本研究プロジェクトにおいては、そのような数値計算モデルの構築にあたって、幾つか重要な問題ついて基礎研究を行い、次の方面に研究成果をあげた。
1)圧力ベースのプロジェクション法に基づいた時間積分定式化を提案した。また、有限体積CIP法であるVSIAM3の離散手法を用いることによって保存且つ音波を含む圧縮・非圧縮性流体の統一解法を構築した。
2)水平方向の離散化についてM-グリッドを提案した。離散式の分散関係に対する解析によると、MグリッドはArakawa系の差分グリッドより優れた数値分散性質を有している。さらに、Mグリッドは有限体積法の定式化に基づいたため、完全に保存している。
3)マイクロ・スケール大気/海洋相互作用を直接シミュレートするために、新しい自由界面の追跡スキームとしてTHINC法を提案した。また、自由界面を含む成層流の計算コードを構築し、並列化を行った。
4)地形処理をより高精度で取り扱うために、非構格子におけるCIPマルチモーメント計算法を開発した。任意三角形および四角形格子での三次または四次精度の移流スキームを提案し、更に特性理論に基づく浅水波モデル及び空気動力学モデルを開発した。
5)全球モデルへの拡張に向けて、まず、Yin-Yang球面座標において高精度セミ・ラグランジアン移流スキーム、全球質量保存を保証する計算スキーム、semi-Lagrangian/semi-implicit球面浅水波モデルを開発した。次に、CIPマルチモーメント有限体積を用いた立方体球面投影座標、正20面体球面座標における全球モデルを構築した。浅水波方程式のプロトタイプモデルにおいて検証を行った結果、良好な計算結果を得られ、将来の発展性を示している。