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保存スキーム

レベルの定義は、ハーフレベルの $A(\eta), B(\eta)$ を与え、 フルレベルを求めている。 しかしフルレベルはハーフレベルの「中間」ではない。 またハーフレベルの変数の値が必要になる場合があるが、 フルレベルの値を足して 2 で割ればいいわけではない。 数値発散を防ぐなどのために離散系でのエネルギーと各運動量の保存性を 考慮すると、離散化のための拘束条件が生じる (Simmons and Burridge, 1981 [25])。 ここでは結果だけ記述する。 エネルギー保存を考慮して変数 $F$ の鉛直移流項は

\begin{displaymath}
\left(\dot{\eta}\frac{\partial F}{\partial \eta}\right)_k
...
...}{\partial \eta}\right)_{k-\frac{1}{2}}
(F_k-F_{k-1})\right]
\end{displaymath}

ここで

\begin{displaymath}
\Delta p_k = p_{k+\frac{1}{2}}-p_{k-\frac{1}{2}}
\end{displaymath}

である5。 気圧傾度項の精度を考慮して、静力学平衡の式は

\begin{eqnarray*}
\phi_{k+\frac{1}{2}}-\phi_{k-\frac{1}{2}}&=&-RT_k \ln
\frac{...
...ta p_k} \ln
\frac{p_{k+\frac{1}{2}}}{p_{k-\frac{1}{2}}}\right)
\end{eqnarray*}



とすると、気圧傾度力は

\begin{displaymath}
\left(\frac{RT}{p}\nabla p\right)_k=RT_k\nabla\left[\frac{1...
...1}{2}}-
p_{k-\frac{1}{2}}\ln p_{k-\frac{1}{2}}\right)\right]
\end{displaymath}

と書ける。フルレベルの $p$ の値 ($k<{\tt KMAX}$)はハーフレベルの値を用いて

\begin{displaymath}
p_k=\exp \left[ \frac{1}{\Delta p_k}\left(p_{k+\frac{1}{2}}...
...{2}} - p_{k-\frac{1}{2}}\ln p_{k-\frac{1}{2}}\right)-1\right]
\end{displaymath}

と求められる6