python seminar（伊藤進一　東京大学大気海洋研究所）

新入生を中心に開催したpython seminarで作図等ができるようになっていますので、簡単な数値計算の結果を描画しながら、数値計算の基礎的な知識の取得を目指しています。

本セミナーでは、fortranを用いた数値計算の実施や、数値計算に伴う注意点などを学んでいきます。

本演習では、Smith and Ulrich (2008) Lectures on numerical meteorologyに基づいて行います。このレクチャーノートはこちらからダウンロードできます。

内容的には、Mesinger and Arakawa (1976) Numerical methods used in atmospheric models.を踏襲していますので、基本的な数値計算の注意点を学ぶことができます。

fortranのインストール方法には様々な方法があります。自分の使用しているpcやサーバーのスペックにあわせて使いやすいものをインストールしてください。

最初は前振りも書いてあるので、Macユーザーも含め、「WindowsユーザーでTDM GCCをインストールする場合の方法」を覗いてみてください。

• WindowsユーザーでTDM GCCをインストールする場合の方法
• WindowsユーザーでWSL(Windows Subsystemo for Linux)をインストールする場合の方法（お勧めです）
• Cygwinをインストールして、windowsからXwindow環境でgfortranを使用する場合の方法
• Macユーザーでhomebrewからgccをインストールする場合の方法

• Chap. 2-3. 線形移流方程式でCFL条件を変えてみて、Convergenceの効果をを確かめてみよう
• 線形移流方程式を前方－風上差分で数値計算するfortranサンプルプログラム
• CFL条件が1.00の場合（波長は8*dx）: Convergenceを満たしている例。
• CFL条件が1.01の場合（波長は8*dx）: Convergenceを満たしていない例
• CFL条件が0.50の場合（波長は8*dx）: Convergenceを満たしているけど。。。な例
• CFL条件が1.00の場合（波長は32*dx）: Convergenceを満たしている例（おまけです）
• CFL条件が1.00の場合（波長は32*dx）: Hovmeller diagramで見るとちゃんと移送速度c

• Chap. 2-4. 線形移流方程式でCFL条件を変えてみて、Stabilityの効果をを確かめてみよう
• 2*dx波長の鋸波でCFL条件が1.00の場合: 中立条件
• 2*dx波長の鋸波でCFL条件が0.75の場合: 過剰安定条件
• 2*dx波長の鋸波でCFL条件が0.50の場合: 過剰安定条件
• 4*dx波長の鋸波でCFL条件が1.00の場合: 中立条件
• 4*dx波長の鋸波でCFL条件が0.75の場合: 過剰安定条件
• 4*dx波長の鋸波でCFL条件が0.50の場合: 過剰安定条件

• Chap. 2-6. 振動方程式でTwo level schemeの安定性を確かめてみよう
• Euler schemeでp=0.05の場合: 不安定
• Euler schemeでp=0.05の場合（アニメーション）: 不安定
• Matsuno schemeでp=0.05の場合: 条件付き不安定
• Matsuno schemeでp=0.05の場合（アニメーション）: 条件付き安定
• Heun schemeでp=0.05の場合: 条件付き安定
• Heun schemeでp=0.05の場合（アニメーション）: 条件付き安定