NICAM-SPRINTARS 結合作業の現状報告

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1 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

2 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

3 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) 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 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

4 雲とエアロゾルの相互作用 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
光学特性 雲内への取り込み(in-cloud scavenging) 降水生成特性 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

5 雲・エアロゾルの衛星観測 Nakajima et al. (GRL 2001)
Aerosol (Higurashi and Nakajima, 1999 ) Low cloud ( Kawamoto et al., 2001 ) Nakajima et al. (GRL 2001)

6 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 ( Numaguti, 1999: Martin, 1994に fit ) 雲水量 l の降水への変換 降水時定数 Berry ( 1967 ) 降水生成率 雲粒子半径の評価 残存雲水量と雲粒数から診断

7 低解像度(〜240km)での計算例：エアロゾル光学的厚さ
Annual mean

8 低解像度(~240km)での計算例：エアロゾル・雲の光学特性
Annual mean

9 全球雲解像実験 2001年4月1日から10-15日程度積分 解像度 計算資源 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

10 Aerosol Optical Thickness (Total)
2001 April NICAM-SPRINTARS 14km run (this study) MODIS (A.Higurashi) GCM-SPRINTARS (T.Takemura)

11 Aerosol Optical Thickness
2001, April MODIS Satellite (A. Higurashi) GCM-SPRINTARS (T. Takemura) NICAM-SPRINTARS (14km, this study) CRB DST SLF

12 Angstrom Exponent 2001 April NICAM-SPRINTARS 14km run (this study)
MODIS (A.Higurashi) GCM-SPRINTARS (T.Takemura)

13 Cloud Particle Effective Radius
NICAM-SPRINTARS 2001 April (this study) GCM-SPRINTARS 2003 April (T.Takemura) MODIS 2003 April (T.Y.Nakajima)

14 Summary コーディング・完熟運転終了 全球雲解像実験を開始 今後の予定 低解像度(dx=240km)で稼働済み（数年程度）
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

15 Cloud Particle Effective Radius
NICAM-SPRINTARS 2001 April (this study) GCM-SPRINTARS 2003 April (T.Takemura) MODIS 2003 April (T.Y.Nakajima)