A new type of ultra-high resolution atmospheric global circulation model is developed. The new model is designed to perform “cloud resolving simulations” by directly calculating deep convection and meso-scale circulations, which play key roles not only in the tropical circulations but in the global circulations of the atmosphere. Since cores of deep convection have a few km in horizontal size, they have not directly been resolved by existing atmospheric general circulation models (AGCMs). In order to drastically enhance horizontal resolution, a new framework of a global atmospheric model is required; we adopted nonhydrostatic governing equations and icosahedral grids to the new model, and call it Nonhydrostatic ICosahedral Atmospheric Model (NICAM). In this article, we review governing equations and numerical techniques employed, and present the results from the unique 3.5-km mesh global experiments—with O(109) computational nodes—using realistic topography and land/ocean surface thermal forcing. The results show realistic behaviors of multi-scale convective systems in the tropics, which have not been captured by AGCMs. We also argue future perspective of the roles of the new model in the next generation atmospheric sciences.

For a nonhydrostatic global model that is run efficiently at super-high resolution, we propose the use of an icosahedral grid, which is one of the quasi-homogeneous grid systems. In this paper, we concentrate mainly on the description of the numerical scheme of a new dynamical framework using the icosahedral grid. The numerical method guarantees conservations of mass and total energy. To reduce the computational cost, the time-splitting scheme is employed and the set of equations is solved explicitly in the horizontal directions and implicitly in the vertical direction. This scheme only requires solving a one-dimensional Helmholtz equation for the vertical momentum. With the combination of this conservative nonhydrostatic scheme and the icosahedral grid, it is expected that the new model will efficiently run for super-high resolution simulations.

This article reviews the development of a global non-hydrostatic model, focusing on the pioneering research of the Non-hydrostatic Icosahedral Atmospheric Model (NICAM). Very high resolution global atmospheric circulation simulations with horizontal mesh spacing of approximately O (km) were conducted using recently developed supercomputers. These types of simulations were conducted with a specifically designed atmospheric global model based on a quasi-uniform grid mesh structure and a non-hydrostatic equation system. This review describes the development of each dynamical and physical component of NICAM, the assimilation strategy and its related models, and provides a scientific overview of NICAM studies conducted to date.

Abstract Phospholipase C (PLC)-δ1, activated by p122RhoGTPase-activating protein (GAP)/deleted in liver cancer-1 (p122RhoGAP/DLC-1), contributes to the coronary spastic angina (CSA) pathogenesis. The present study aims to further investigate the p122RhoGAP/DLC-1 protein. We examined molecules assisting this protein and identified a scaffold protein—IQ motif-containing GTPase-activating protein 1 (IQGAP1). IQGAP1-C binds to the steroidogenic acute regulatory-related lipid transfer (START) domain of p122RhoGAP/DLC-1, and PLC-δ1 binds to IQGAP1-N, forming a complex. In fluorescence microscopy, small dots of PLC-δ1 created fine linear arrays like microtubules, and IQGAP1 and p122RhoGAP/DLC-1 were colocated in the cytoplasm with PLC-δ1. Ionomycin induced the raft recruitment of the PLC-δ1, IQGAP1, and p122RhoGAP/DLC-1 complex by translocation to the plasma membrane (PM), indicating the movement of this complex is along microtubules with the motor protein kinesin. Moreover, the IQGAP1 protein was elevated in skin fibroblasts obtained from patients with CSA, and it enhanced the PLC activity and peak intracellular calcium concentration in response to acetylcholine. IQGAP1, a novel stimulating protein, forms a complex with p122RhoGAP/DLC-1 and PLC-δ1 that moves along microtubules and enhances the PLC activity.