ICON-Sapphire: 地球システムの構成要素とその相互作用をキロメートルおよびサブキロメートルスケールでシミュレーションする

要旨。最先端の地球システムモデルは通常、O(100 km) のグリッド間隔を使用しており、これは地球システム全体のエネルギーと物質の流れの主な要因を明示的に解決するには粗すぎる。この論文では、地球システムの構成要素とその相互作用を10 km およびそれ以下のグリッド間隔で表現する新しい ICON-Sapphire モデル構成を提示します。選ばれたシミュレーション例を用いて、ICON-Sapphire は (i) 5 km のグリッド間隔で季節的なタイムスケールでグローバルに結合して実行でき、2.5 km のグリッド間隔で月次タイムスケール、1.25 km のグリッド間隔で日次タイムスケールでも実行可能であることを示します; (ii) 大気中の大渦を解決するために、限定領域ドメイン内でヘクトメートルのグリッド間隔を使用して大気のみのシミュレーションを行います; (iii) 1.25 km の全球均一グリッドまたは530 m で最も細かいグリッド間隔を持つテレスコピックグリッドを使用して、サブメソスケールの海洋渦を解決します。後者は均一な大気に結合されています; (iv) 10 km で4年間統合された海洋のみのシミュレーションで生物地球化学をシミュレートします。気候システムの基本的な特徴を観測と比較した結果、観測された側面のいくつかは把握するのが難しいものの、明らかな落とし穴は見られません。結合された5 km のグローバルシミュレーションのスループットは、ドイツ気候計算センターの最新のマシンの21 %を使用して、1日あたり126シミュレーション日です。これらの結果から外挿すると、インタラクティブな炭素を含む数十年にわたるグローバルシミュレーションが現在可能であり、大気中の大渦や海洋内のサブメソスケール渦を解決する短期間のグローバルシミュレーションも手の届く範囲にあります。