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有限差分法に基づく移流拡散スキームを導入した3次元大気拡散モデルGEARN-FDMの開発

Development of the three-dimensional atmospheric dispersion model GEARN-FDM by introducing advection and diffusion schemes based on finite difference methods

門脇 正尚   ; 寺田 宏明   ; 堅田 元喜; 古野 朗子   ; 永井 晴康  

Kadowaki, Masanao; Terada, Hiroaki; Katata, Genki; Furuno, Akiko; Nagai, Haruyasu

原子力施設の事故に伴い大気中へ放出された放射性核種の分布を予測するためには、計算シミュレーションが有効な手段である。総観規模以下では、WSPEEDIで用いる粒子型モデルは予測精度が高く有効である。一方で総観規模より大きな計算対象領域においては、粒子型モデルの持つ潜在的な誤差や計算コストが問題となる。そこで本研究では、WSPEEDIの改良を目的として、有限差分法による大気移流拡散モデルを開発し、粒子型モデルとの比較および検証を行なった。拡散項はCrank-Nicolson法を用いて解いた。移流項は質量保存を満たす高精度差分法を用いて解いた。有限差分法を用いた数値実験は、欧州拡散実験ETEXで観測されたトレーサーガスの時間-空間分布について良好な再現結果を得た。本講演では、差分型および粒子型との比較検証の結果について報告する。

In case of a nuclear accident or radiological emergency, a simulation with numerical models is a powerful means in order to predict distributions of the polluted air. Although a particle model that WSPEEDI has introduced shows advantage in the synoptic scale, it costs computationally because of the large amount of airborne particles. Moreover, the model has problems with uncertainties in the calculations on long range, due to exponentially increasing errors. For the reason, in this study the atmospheric transport modeling with a finite difference method: GEARN-FDM is proposed in order to improve WSPEEDI. The advection and diffusion in the atmosphere were calculated by using a mass conservative and monotonic manner scheme (Walcek, 2000) and Crank-Nicolson method, respectively. The distributions of tracer were good agreement with the first ETEX measurements. In this session the validation and comparison will be discussed.

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