数値計算パラメータによって変化する塵旋風の構造の感度実験

Abstract

Weather Research and Forecasting (WRF) を用いて発達した対流混合層の Large Eddy Simulation (LES) を行った。複数の解像度を用いて計算し, 解像度ごとに再現される対流混合層・対流セル・下層に発生する微細渦がどのように変わってくるかを調べた。その結果, 再現された対流混合層の統計的性質は解像度にはあまり依存しなかったが, 形成される対流セルは解像度が上がるにつれてより小さくなった。また, 対流セルの境界で発生している微細渦を全て抽出してコンポジット解析を行ったところ, 解像度が上がるにつれて発生する渦は小さく, 強くなることが分かった。特に強くなった渦についてその発生過程を調べてみると, 複数の渦が融合することでより強い渦が形成され, その後もtiltingやstretchingの効果により強化されていた。

Dust devils often occur in arid area. In order to elucidate their structure, we conducted Large Eddy Simulation (LES) of well developed convective boundary layer (CBL) using Weather Research and Forecasting (WRF) model with constant heat flux at the surface under no mean winds conditions. The sensitivity experiments to model resolution are also conducted.The results indicated that CBL and convective cells were not sensitive to resolution. However, it was found by composite analyses that vertical vortices generated at the boundaries of the convective cells got smaller and more intense as the resolution was finer. Besides, it was also found that intense vortex was generated by the merger of vortices and intensified by the effects of tilting and stretching.