【江守 正多（えもり・せいた）＠地球フロンティア研究システム モデル統合化領域 研究員（独立行政法人　国立環境研究所より出向中）】

　研究：地球温暖化のシミュレーション
　著書：なし
　　　しいていうと、学生のときにバイトでやった「マルチメディアフラクタル画像圧縮（トッパン）」（共訳）

○地球温暖化シミュレーションの研究をしている、江守正多さんのお話です。つい最近、横浜に＜地球シミュレータ＞という世界最速のコンピュータが完成したことをご存じの方も多いと思いますが、江守さんらは、そのユーザーの一人です。実際に地球温暖化問題に携わっている研究者自身はどんな考えでどういう風に研究をすすめているのか。その一端が伝わればと思います。（編集部）

…前号から続く　（第４回）

[09: モデルとモデルの結合]

科学技術ソフトウェア データベース

○さて。大気陸面のカップリングをやっているというお話でしたが、例えばモデル構築は、それぞれ別々のパーツを別々の人がやっているわけですよね。そのインターフェースの部分というのはどういう感じになっているんですか？
　たとえば大気の部分のモデルと、陸の部分のモデルっていうのがあると思うんですけど、その両者はどうやってくっつけるんですか。それぞれパカッとはまるものなんですか。どういうふうに研究を進められているのかもよくわかっていないので、その辺を教えていただければと思うんですが。

■ええ。我々のグループは今は、それほどちゃんとコーディネイトしてやっているわけじゃないんですけど、原型の段階で先ほど申し上げた沼口さんがモデル全体を、どのパーツもかなり理解して、かつ全体を把握しているという形だったんです。
　やっぱりその大きなモデルを作っていくうえで、必ずそういう人が一人いないといけないと思うんですが。

○お作りになっているのは全球モデルですよね。

■そうです。だから全体をデザインするときに、このパーツはこういうふうにはめようというのは大体書くわけですよね。大体あって、そこから少しずつバージョンアップしていくようなかたちで各モデルを作っているので──。
　そのインターフェースのところを多少やりとりする変数が増えたりしても――原型のところから多少変わっても、「じゃあ、サブルーチンコールのところを変数少し増やして」というようなかたちで、じわじわとやっているのが現状です。

○ふむふむ。

■ただ、世の中の動きとしては、例えば私の大気モデルと私の海洋モデルを結合するとこういう結果が出るんだけど、私の大気モデルとあの人の海洋モデルを結合するとどんな結果が出るのか見てみたいというようなことがあったときに、万能のインターフェース、カプラーがあって、そこにつなぎ込めば全部つなげて使えるというふうになったらいいねと話している人たちがいて、そういう動きもあるとは思うんです。

○なるほど。やっぱりそういう動きもあるんですか。

■ただ、大きいモデルってどうしても保守的に、動きがのろいというか、全体を書き換えると、どこか間違えるんじゃないかと思うので、なかなか大幅な書き換えというのはしないことが多いんですよね。それで、わりと最初に作った構造のまま、ちょこちょこ変えて使ってるというのが多いと思います。

○イメージとしてはどんな感じですか？　気象シミュレーションって基本的にグリッドで切れてますよね。その境界条件のとことか、端っこと端っこの入力出力をいじってやるような感じですか？　その海陸のモデルを結合するときにやることというのは、どんな……？

■そうですね。海陸のモデルと結合するときには、例えば大気と陸だったら、陸は大気の一番下の地面の近くの温度、風、水蒸気、気圧というものをもらいます。あとは地面に入ってくる放射、それから雨、そういうのをもらうと。
　それをもらうと地面というのは計算をすることができて、地面の計算をしたら今度は大気に上向きに出て行く放射、それから蒸発とか顕熱と呼ばれる乱流の水のフラックスと熱のフラックスですね。それから地表面の摩擦。そういうものを返す。
　地面を計算するときには大気の何の情報が必要で、大気の計算をするときには地面の何が必要でというのは決まっていますから。
　つまり基本的にはフラックスをやりとりするようなかたちで情報のやりとりをしているということです。

○よく本に出てくる模式図で矢印で表現されてる奴ですよね。それを繋いでやると。

■そうですね、よく出てくるんじゃないかと思います。

○それを海陸というか、大気と陸の間でやって、また別の人が作ったところと横でまた水平でやりとりするような、そういうのを結合して走らせるということですか。

■ええ。大気は大気で閉じた水平のやりとりと──だから大気も３次元の大気で運動して、熱のやりとりも水のやりとりも大気の中ではちゃんとやるようなモデルがまずありますよね。それで、陸は大気から何かをもらえば陸のことをやって大気に戻す。

[10: ＣＦＬコンディション]

○例えば、陸と大気は１日に１回相互作用するようにとか、いろいろと条件や取り決めがあるんだと思うんですけど、そのへんはどういう感じなんですか？

■まあ、そんな感じで。例えば大気はご存じかもしれないですけれども、流体の数値計算をするときに「ＣＦＬコンディション」というのがあるんです。

○ΔＴがどうしたとかΔＸがどうしたっていう奴ですね。風速×時間＜格子間隔、ていう関係の制約条件が、ＣＦＬ条件ですよね。
　要するに、格子を短くすると、相互作用をしょっちゅうやらないとだめだよということですよね？

■そうですね。つまり、格子を短くすると情報が隣のグリッドよりもさらに向こうに伝わってしまうとおかしなことが起こるので、一つのΔＴの間に、隣までしかいかないようにしましょうということです。
　それで狭くなるとΔＴが小さくなっていくわけですけど、だから大気のΔＴというのは大体そういう感じで決まっていて、今やってる計算でいうと、数十分とかです。大気の数十分を何回か計算したら、例えば３時間にいっぺんとかに、海や陸とフラックスのやりとりをすると。そういう感じですね。

○今、一般的に研究で使われている全球モデルってグリッドの格子は大体何キロぐらいの間隔ですか。

■それは目的によるんです。例えば、天気予報のモデルというのは気候モデルの大気の部分とほとんど同じものですが、それは50キロとかです。実際に天気予報に使われているものはね。
　いっぽう、気候モデルで地球温暖化の実験とかに使うものの場合には、数百年の積分をしないといけないわけですよね。そうすると数百年の積分を例えば１〜２か月でやらないとお話にならないというような計算だと、今、使われているので500キロとか250キロ。私がいたグループで前に使っていたやつが500キロなんですけど、それは最近さすがに粗くて、ちょっと恥ずかしいようなものなんですけど、まあ250キロぐらいです。だから天気予報の計算の５倍ぐらい粗いものを使っています。

○天気予報の場合は日本列島周辺だけを計算しているんですか？

■いえ違います。天気予報は全球を計算して、その結果を使ってアジアの計算をしています。

○ん？　つまりこういうことですか。まず粗く全球で下計算みたいなのをしておいて、それを入力して細かくやるという感じですか。

■ええ。そうです。全球計算は50キロだと思いますね。さらに20キロとかそれぐらいでアジアの計算をやって、台風が来たときはもっと細かくその周りだけやるとか。

[11: パラメタ化の問題]

○最初の方の話に戻っちゃいますけど、グリッドを細かくすることにどのぐらいの意味があるものなんですか？　その辺が今ひとつよくわからないんですけど。

■そうでしょうね。まず、最初に説明したように、あるいはご存じだと思いますけど、流体を解く部分と、パラメタ化の部分があるわけです。

○はい。

■流体を解く部分というのは、基本的にはいかに精度よく近似して解くかという話なので、メッシュが細かくなればなるほど、その側面において精度は上がる。あるいは今までメッシュが粗いと表現できていなかったスケールの、いろいろな現象が見えるようになってくる。

○そりゃそうでしょうね。

■例えば500キロメッシュでは台風は見えないですけれども、50キロメッシュになると台風らしきものが出てくるわけです。
　もちろんそれだけじゃなくて、もっと大きな数千キロスケールの低気圧の構造なんていうのも、500キロの格子で計算しているよりは、50キロの格子で計算している方が構造がきちんとできるとかそういうことはありますよね。

○はい。そこまではよく分かります。

■ええ。それが一つですが、もう一つの側面として「パラメタ化の問題」というのがあるわけです。パラメタ化に関してはメッシュを細かくすればするほど結果がよくなるとは限らない。
　別な言い方をすると、パラメタ化というものがあるので、気候モデルの計算というのはメッシュを細かくしていっても結果がよくなるとは限らない。

○どうしてですか？

■そのパラメタ化がよくないと……。

○まちがえているということですか？

■これはいろいろと話すとややこしいんですが……（笑）。

○その辺を是非お願いします。

■いくつかの側面があると思うんですけれども、もともとパラメタ化の仮定というのは――「パラメタ化」って、何となく説明するときは「半経験的なもの」とかって説明しちゃうんですけど、もうちょっとちゃんと言うと――。

○−−。

■グリッドスケールよりも小さい現象――例えば乱流としましょう。グリッドスケールよりも細かい現象が、まずそのグリッドの中で統計的にどのように起こるか、平均的にどのように起こるかというのを考えるんですね。それを、グリッドスケールの量で記述してやらないといけないわけです。

○グリッドスケールの量で記述してやるというのは、どういう意味ですか？

■例えば、鉛直に数百メートルおきにグリッドが切ってありますよね。その各点で温度とか風が定義されている。そうすると大気の安定度はその何百メートルおきに定義された温度とか風で定義することができますよね。

○はい。

■そうすると安定度がどれぐらいだと中で統計的にはどんな感じの乱流が起こると。一個一個の渦はわからなくても、不安定だったらこういう乱流が起こるし、安定だったらこんなのが起こるというのが記述できるわけです。

○なるほど。

■それが一つのステップです。
　次のステップとして、じゃあその統計的に記述された、グリッドよりも小さいスケールの現象というのが、平均的にグリッドスケールの量にどう影響を及ぼすのか。

○「グリッドスケールの量にどう影響を及ぼすのか」とは？

■つまりグリッドスケールの量についての方程式に、どういうタームとして入ってくるのか。例えば乱流一個一個というのはものすごく小さい渦ですけれども、それがたくさんあることによって、例えば下が暖かくて上が冷たいと、その乱流が熱を運んだりするわけです。そうすると熱のフラックスの収束発散ができると、今度はグリッドスケールの数百メートルおきに定義した温度というのは、それによって変化するわけです。そういうことなんですけれども。

○ああ、なるほど。

■つまりそのグリッドスケールの量、数百メートルおきに定義した量で乱流の統計的な性質をこうだと言ってやって、じゃあ、こういう乱流はこのグリッドスケールの量をどう変えるのかというのを記述してやる。

○原因と結果ですね。結果として出力したものが原因にまた影響を与える。

■うん、「コントロール」と「フィードバック」というのかな。大規模場が小さいスケールの場をコントロールする。小さなスケールの場から大規模場にフィードバックがある。実際、解いてる方程式は大規模場の方程式だけなので、行って返ってきて、その項がその方程式の中にボコッと入るわけです。

○ふむ。

■パラメターリゼーションというのは、定義というか、少しちゃんと言うとそういったものです。

○次号へ続く…。

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◇日本工業新聞　科学技術創造立国の実現へ来月にも産学官連携組織
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◇BizTech　富士通研、LSI用ナノチューブ配線の成長基礎技術
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/gen/195021

◇毎日　火星：有人探査実施へ米欧露が協議
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◇CNET　中からの視界を遮らないガラス壁面巨大ディスプレー
http://japan.cnet.com/News/Infostand/Item/2002-0705-J-1.html?mm

◇朝日　３億５千万年前の化石、最古の「５本指」動物と判明
http://www.asahi.com/science/news/K2002070400344.html

◇朝日　動脈硬化やがん増殖にかかわる遺伝子発見　東大グループ
http://www.asahi.com/science/news/K2002070800081.html

◇朝日　そろばん達人、暗記は視覚的　脳の状態を断層撮影で分析
http://www.asahi.com/science/news/K2002070600505.html

◇朝日　＜新幹線７００系＞「くちばし」で衝撃緩和　 伊藤順一さん　ＪＲ東海技術開発部主幹（４８歳）
http://www.asahi.com/science/naki/020702.html

◇朝日　脳の小さい原人化石発見　「出アフリカ」説見直し示唆
http://www.asahi.com/science/news/K2002070500245.html

◇朝日　太陽電池　世界一維持へ優遇策が必要 環境開発サミット―温暖化　技術で越える：３
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◇朝日　核燃機構の「超深地層研究所」が着工　岐阜・瑞浪市
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◇朝日　地下１１００ｍにＣＯ２封印　温暖化防止へ　新潟で試験
http://www.asahi.com/science/news/K2002070401247.html

◇朝日　研究３０年余、完全養殖できた　安くなる？クロマグロ
http://www.asahi.com/science/news/K2002070502552.html

◇朝日　ノーベル賞級頭脳の流出を防止　ＥＵが資金拠出５割増
http://www.asahi.com/science/news/K2002070300206.html

◇毎日　「海のダイヤ」クロマグロの稚魚
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◇CNN　すい星に大接近の探査衛星を打ち上げ　ＮＡＳＡ
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◇CNN　まるで花火　ハッブルが超新星の名残を見事にとらえる
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◇CNN　今後２０年でエイズによる死者は７０００万人　国連報告
http://www.cnn.co.jp/science/K2002070300180.html

◇文部科学省　田辺製薬株式会社創薬研究所のヒトES細胞使用計画の確認について
http://www.mext.go.jp/a_menu/shinkou/seimei/2002/es/020701.pdf

◇読売　早大が産学共同で、つくば市に「ナノテク」研開設へ
http://www.yomiuri.co.jp/04/20020708ic13.htm

◇読売　「長距離電話会社はネットで死滅する」孫正義氏
http://www.yomiuri.co.jp/bitbybit/bbb01/270501.htm

◇毎日　香川大工学部が音声生成機械システム
http://www.mainichi.co.jp/digital/computing/archive/200207/08/4.html

◇毎日　人工甘味料：砂糖の７０００〜１万３０００倍　ＦＤＡが承認
http://www.mainichi.co.jp/news/flash/shakai/20020706k0000e040028000c.html

◇毎日　医療廃棄物：注射器など熱分解で油化する装置導入　石川の病院
http://www.mainichi.co.jp/news/flash/shakai/20020706k0000e040066000c.html

◇毎日　レーザー：トンネル内コンクリート検査に特殊車両　ＪＲ西日本
http://www.mainichi.co.jp/news/flash/shakai/20020706k0000e040064000c.html

◇毎日　NTT西とタカラ　家電コントロールロボット発売
http://www.mainichi.co.jp/digital/computing/archive/200207/03/1.html

◇東京新聞　深海巡航探査機　『うらしま』に燃料電　池来年度から動力装置、海中で初応用
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20020706/ftu_____sci_____001.shtml

◇東京新聞　米で“最強”ＭＲＳＡ出現 切り札の抗生物質効かず
http://www.tokyo-np.co.jp/00/detail/20020705/fls_____detail__000.shtml

◇ARG　「インターネットの学術利用　2002年上半期の動向」
http://www.ne.jp/asahi/coffee/house/ARG/135.html#note

◇ZDNet　進化する医療機器――私たちはいつかサイボーグになる
http://www.zdnet.co.jp/news/0207/05/cead_schonfeld.html

◇ZDNet　デザインと性能は「二律背反」ではない――morph3開発者インタビュー
http://www.zdnet.co.jp/news/0207/05/nj00_morph3.html

◇PC Watch　VR技術の総合展示会「産業用バーチャルリアリティ展」開催
http://watch.impress.co.jp/pc/docs/2002/0704/ivr.htm

◇CNET　『産業用バーチャルリアリティ展』開幕
http://japan.cnet.com/Enterprise/News/2002/Item/020703-5j.html

◇産総研　AIST TODAY Vol.2 No.7
http://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/aist_today/vol02_07/vol02_07_main.html

◇MYCOM PC WEB　【レポート】地球シミュレータは人類のパラダイムを変えるか? - NEC・HPC研究会
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2002/07/04/07.html

◇HotWIRED　自動車のコンピューター化で修理工に廃業の危機
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020708306.html

◇HotWIRED　バイオ燃料を使い、機関車を発電機に
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020708307.html

◇HotWIRED　脳波を使って心を直接表現する芸術作品
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020704204.html

◇HotWIRED　体内埋め込みチップ技術を利用した空港セキュリティー・システム
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020703302.html

◇KEK　KEKB加速器の夏休み 〜世界一の高性能を準備〜
http://www.kek.jp/newskek/2002/julaug/luminosity.html

◇科学技術者のための総合リソースガイド・NetScience
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