〔気候モデル入門〕

気候モデル
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%97%E5%80%99%E3%83%A2%E3%83%87%E3%83%AB

『大循環モデルの始まり

1956年にアメリカの気象学者フィリップス(Norman Phillips)は準地衡風2層傾圧モデルを用いて全球の数値計算を行った。このモデルは気象予測用の数値モデルとかなり似ているが、目的はある一定時間後の波の運動の予測ではなく、むしろ回転水槽実験のように地球上の大気循環の典型的なパターンをコンピュータによる計算で再現することだった[2]。

彼がこの数値モデルを約1か月分走らせた結果、以下の特徴が現れた[3]。

・鉛鉛直方向の位相が西に傾いた波長6000 km相当の傾圧波が東西方向に形成された。
・高層で西風が強まってジェット気流が作られた。
・地表では緯度によって東風、西風、東風のパターンが形成された。
・ハドレー循環、フェレル循環、極循環の3つのセルからなる子午面循環のパターンが現れた。
さらに彼は、数値モデルの中で発達しつつある波のエネルギー交換が、実際の大気中の傾圧過程でのエネルギー交換と定性的に一致していることを見つけた[4]。

フィリップスはイギリスの王立気象学会の大会でこの成果を示したことで、ネイピア・ショー賞の最初の受賞者となった。この結果は数値予報の根拠を強めるだけでなく、数値モデルが実際の大気状態を模した、あるいは仮想的な状態の下での地球規模の大気循環を理解するための実験手段の一つとなり得ることを示していた。この実験の成功により大気循環、引いては気候の研究に新たな手法が加わることになり、そのための数値モデルは大循環モデル(general circulation model)と呼ばれるようになった。

フォン・ノイマン(Von Neumann)とチャーニー(Jule Chaney)は、この数値モデル技術を利用するための研究組織の設立を推進した。これらを受けて数値モデルを用いた大循環の研究に関して大きく分けて3つのグループができた[5]。』

 ※ フォン・ノイマン、ここにも登場してる…。

『GFDLのモデル(全球気候モデル)

一つ目のグループは1955年に設立されたアメリカ気象局のスマゴリンスキー(Joseph Smagorinsky)を指導者とする大循環研究部(General Circulation Research Section)だった。この研究部は1959年にワシントンで大循環研究所(General Circulation Research Laboratory)となり、さらに1963年にプリンストン大学に移って地球物理学流体力学研究所(Geophysical Fluid Dynamics Laboratory: GFDL)となった[6]。

スマゴリンスキーは1959年に東京大学から真鍋淑郎を招き寄せて、彼と協力して1963年に9層大循環モデルを作って長期間積分を行った[6]。

その後、真鍋淑郎は実質的にGFDLでの大循環モデルの開発を主導し、二酸化炭素を倍増させた大循環モデルや、大気と海洋と結合させた大循環モデルを開発した。』

 ※ ここに、チョロっと今回の受賞につながった研究について、記述されてるな…。

気候モデル入門
https://www2.obirin.ac.jp/tsubota/home/pdf/EdGCM%E7%AC%AC1%E7%AB%A0.pdf

 ※ 桜美林大学発の資料だ…。「つぼた(坪田?)研究室」というところの.pdfのようだ…。

 ※ 「気候モデル学」なるものが、どういうことをやろうとしているのか、大体のところが把握できる…。

※ ここが、ポイントか…。

※ こういう風に「関数式(方程式)」が「立式」できると、後は「スパコン」なんかで、セッセと計算させることができるわけだ…。

※ 「気体の状態方程式」というのは、「高校の化学」で習った「ボイルシャルルの法則」のことか…。

※ ここも、ポイントだな…。

※ こういう風に、「大気」を「三次元の柱」と考えて、考察するわけだ…。

※ 地表面を、小さい区画にわけて「メッシュ」と捉え、そこにおける気温、水温から「エネルギー流量」を計算する…。

※ それが、「大気の3次元柱」に「伝搬していく」様子を、計算していくんだろう…。

※ 3次元柱だから、「水平方向」の伝搬と、「鉛直方向」の伝搬がある…。

※ その「大気柱」は、「風」「湿度」「雲」「気温」「高度(気圧)」といったパラメーターを持つ…。

※ 「波の合成」の理論も、使っているようだな…。「伝搬」していく様子が、「波」である場合には、そういう「理論」も必要なんだろう…。

※ 地表のメッシュを細かくすればするほど、精度は上がるが、計算が大変になる…。

※ 6539億回の計算回数とか、気が遠くなる話しだな…。

※ 「スパコン」みたいなものが無かったら、実用性は無かったであろう「学問研究」だな…。