ICON-IAP

Icosahedral non-hydrostatic model at Insitute of Atmospheric Physics

Das ICON-IAP Modell ist ein nichthydrostatisch-kompressibles globales Atmosphärenmodell, welches auf einem Ikosaedergitter beruht. Bei diesem Gitter wird die Erdoberfläche mit Hexagons und 10 Pentagons dargestellt. Die Flächen dieser Hexagons und Pentagons variieren nur geringfügig auf dem Globus. Damit vermeidet man numerische Probleme mit kleinen Gitterboxen an den Polen, die bei der Wahl eines geographischen Gitters aufgetreten wären. Eine C-Gitter-Diskretisierung erlaubt eine gute numerische Repräsentation von Schwerewellen. Das Modell hat eine einfache Feuchtephysik und ein einfaches Turbulenzschema, sowie Optionen für künstlichen Strahlungsantrieb (Held-Suarez-Forcing). Die horizontale Impulsdiffusion wird mit einem traditionellen Smagorinsky-Schema in Abhängigkeit von der lokalen Windscherung berechnet.

Innovative Aspekte der Numerik des ICON-IAP Modells sind

  • die Erfüllung der Erhaltungssätze für Masse und Energie durch die Nutzung von diskretisierten Poisson-Klammern
  • die Einhaltung der linearen Abhängigkeiten der überspezifizierten horizontalen Windkomponenten im hexagonalen C-Gitter (3 statt 2 horizontale Windkomponenten)
  • die Behandlung der subskaligen Terme unter Beachtung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik (positive interne Entropieproduktion)

Anwendungsgebiete des ICON-Modells am IAP sind

  • das Studium der Ausbreitung und des Brechens von Schwerewellen auf kleinen Skalen (2D Modellversion)
  • die Analyse allgemeiner atmosphärischer Dynamik (Imbalance und geschichtete Makroturbulenz)

Dokumentation

Eine ausführliche Modelldokumentation ist hier und Einzelheiten zur Implementierung der dreidimensionalen Turbulenz hier.