CCSR Ocean Component Model (COCO), version 2.1

Abstract

This paper is a manual for COCO (CCSR Ocean Component Model) equipped with the Ocean General Circulation Model (OGCM) developed at Center for Climate System Research (CCSR). This manual needs only the knowledge on a geophysical fluid dynamics and a finite difference method. As the current package of COCO includes the codes for parallelization by use of Message-Passing Interface (MPI), the speedy processing is made possible. There was a major change in the current model in comparison with the initial model, because of introduction of a number of schemes and parameterizations into the model. Now, the model is distributed to people outside CCSR, and at the same time, the model has been used for the international model intercomparison projects such as CMIP. This document is composed of four chapters, and their contents are as follows: (1) model formulation: basic equations, boundary conditions, and solution for the equations; (2) numerics and parameterizations for the baseline model: arrangement of discretized variables and their labeling, time differencing, spacial differencing, treatment of boundaries, boundary value problem for barotropic stream function, and parameterizations; (3) optional numerical schemes: implicit time-stepping for vertical mixing, and high accuracy tracer advection scheme (QUICKEST and UTOPIA); and (4) optional physical parameterization: isopycnal diffusion, eddy-induced tracer transport, and turbulent closure for the surface mixed layer.

本文は気候システム研究センター(CCSR)において開発された海洋大循環モデル(OGCM)を備えたCCSR海洋コンポーネントモデル(COCO)の手引である。この手引では地球流体力学と有限差分法の知識だけを必要とする。COCOの最近のパッケージには、メッセージパッシングインタフェイス(MPI)を用いた並列処理コードが含まれているので、高速処理が可能になった。モデルには多数のスキームやパラメタリゼーションが導入されたため、初期のモデルに比べて現在のモデルは大きな変更が加えられている。現在、本モデルはCCSR以外の人々にも配布されており、同時に、CMIPのような国際モデル相互比較プロジェクトに使用されている。本報告は4章から構成されており、その内容は以下の通りである。(1)モデル定式化:基礎方程式、境界条件、方程式の解法、(2)基準モデルの数値解析およびパラメタリゼーション:離散変数の配列とそのラベル付け、時間差分、空間差分、境界の取り扱い、順圧流れ関数のための境界値問題、パラメタリゼーション、(3)オプショナル数値スキーム:垂直混合に対する陰的時間ステッピング、高精度トレーサ移流スキーム(QUICKESTおよびUTOPIA)、(4)オプショナル物理パラメタリゼーション:等密度拡散、渦誘起トレーサ輸送、表面混合層に対する乱流クロージャ。