【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５回）

[12: パラメタ化の問題２]

科学技術ソフトウェア データベース

■そこで、例えば大規模場がこうであるときに、小さいスケールのものというのは統計的にどうなるというところで、いろいろな仮定が入るわけです。

○いろいろな仮定とは。

■部分的には理論に基づける場合でも、原理的に方程式の数が足りないわけですから、小さいスケールのものを記述できる方程式を解かないのに、小さいスケールのものについて何か言ってやろうと思っているわけですから、絶対に何らかの仮定が入る。それを経験的に持ってきてやるというわけです。

○ははあ、なるほど。

■それが、その仮定のよく成り立つ空間スケールというのがあったとして、それがグリッドサイズを変えるとガラリと変わってしまうという問題がある。
　例えば積雲対流、すなわち入道雲というのは、一つの雲というのが１キロとか数キロというスケールだとしたときに、数値モデルの大気の水平グリッドというのが数百キロだったら、数百キロ×数百キロの中に入ってる数キロスケールの入道雲というのは、十分統計的に扱えるとされるわけです。十分かどうかわからないですけど、まあまあ統計的に扱えるとしますよね。
　ところが、それがどんどんグリッドを小さくしていって、数十キロになってしまうと数十キロの中に数個、そういう雲が入っているような状態になるということ。

○ははあ……。

■そうすると例えばそういう統計的な仮定が成り立たなくなるとか、統計的な平衡状態を仮定していたのが破綻してくるとか、例えばそういうことがあると。まあ、それだけじゃないですけれどもあります。

○なるほどね、だんだん分かってきた。そういう問題ですか。

■ええ。それから、もともとパラメタリゼーションの仮定自体が、十分に現実を表していないのが、荒い計算をやっていればそこそこ合っているように見えたのが、細かい計算をやるといろいろと細かいところを見るので、もともとあんまり合っていなかったものがばればれになってくるということもあるでしょうし。
　もしくは例えば、放射にしても積雲対流にしても計算は鉛直１次元で解いて、各カラムごとにこうやって解いて、こうやって解いてと、水平方向の相互作用は、つまり流体力学を解く部分だけで表現するということが多いんですけれども、グリッドが小さくなってくると、積雲対流が立つと、その隣のグリッドに対しても何か積雲対流スケールの循環が影響をおよぼすでしょうし。
　あるいは放射なんていうのはあるところに雲があって、日射が差し込んでくると隣 のグリッドに影ができるかもしれない。あるいは雲の側面で散乱して、こっちも明る くなるかもしれないと、いろいろなことがあります。ところがそういうことは今、や らないモデルで計算していると。

○なるほど。

■それもグリッドが大きいときには何となく誤魔化せていたけれども、細かくなっていくと誤魔化せなくなってくるというようなことはあります。
　まあ、かようにパラメタ化というのは難しいという話です（笑）。

○「木を見て森を見ず」みたいになっちゃうんですか。

■うーん。今まで森だけ見て考えてたのが、木も見て森も見ないといけなくなってくる、ということでしょうか。
　それはやっぱり難しい。

[13: 積雲対流]

○じゃあ、当然、問題というか、これからの研究者の人の課題としては、それを何とかしようという方向になってるわけですよね？

■そうですね。パラメタリゼーションをちゃんとやるということはあるんですけど、例えばそのための観測データをとるとか。
　ただ、これはやっぱりすごく大変な問題で、実際にいろいろな観測データを取って、パラメタリゼーションをよくするという研究はしていますけど、例えば１日飛行機を飛ばして、雲の周りのいろいろなものを測ってとやるだけでものすごく大変なことですよね。

○でしょうね。

■ところが１日飛んで何かを測ったからといって、一つのパラメタリゼーションが画期的によくなるわけではないですよね。それは１ケースにすぎない。そういうのをもう地球全体いっぺんにやるぐらいのことがあると、もしかしたらよくなるかもしれないけどというような世界なので、なかなかすぐにはいかないんです。
　積雲の場合なんかでいうと一つの方法は、もっともっと今、グリッドが数百キロから数十キロだと問題だったので、それをもっと１キロ、500メートル、百メートルまで細かくしてしまうと、その数キロスケールの雲、あるいはその中の循環が直接扱える。そうすると積雲対流のパラメタリゼーションというやっかいな問題は解決してしまうと。

○と、いうことはわかってるんですか、一応。

■ええ、それは領域を限ったモデルでは、もう盛んに研究されています。
　ただ、今度はその場合でも、数百メートル×数百メートルの中で雲がどうできるというところは、やはりパラメタ化になってきます。雲粒の数とか量とか、雨に変換される速さとか何とかというのは、依然としてやはりパラメタ化なので。
　だから全部解決するわけじゃないんだけれども、やっかいな大きい部分は解決するかもしれないと。

○やっぱり、シミュレーションの人の夢は、すべてを計算でやりましょうということなんでしょう？　何か経験的なものを与えるとか持ってくるのではなくて、すべてを計算で出しましょうというのがやっぱり夢なんですかね。

■やっぱり第一法則から計算できれば楽ですよね。

○よけいなことを考えなくていいんですからね。

■ええ、いいですからね。
　ただ、今まで気候モデルってやっていた人の考え方というのは、おそらくいかにそれをうまく、簡単に表してやるかというところ自体がおもしろかったり、例えば、さっき言ったバケツモデルにしても、真鍋先生が昔やった積雲対流の非常に簡単なパラメタ化にしても、積雲対流というのは要するに気候の中でこういうことをやっているんだと思いましょうというわけですよね。

○地面の湿潤乾燥というのは、要するにこういうふうに決まってるんだと取りあえず思いましょう、というわけですよね。

■ええ。それで当たらずといえども遠からずでしょうと言ってしまうわけです。その仮定をよくわかったうえで、こういうふうに仮定してるんだよというのをよく自覚したうえで、そのシンプルにしたパーツとパーツの間の相互作用というのを見ていきましょうと。
　それだけでおもしろいし、それだけでずいぶん自然の中の重要なプロセスが表現されていておもしろいでしょうというのは、やっぱり依然としてあるんですよね。
　もし、すべてを物理法則で直接表現できて、ある意味で完ぺきな地球シミュレータができたとしても、その結果をどう解釈するんですか、解析するんですかと。中で起こっていることをどう理解するんですか、というところはまた別の問題なので。

[14: シミュレーションと理解]

○別の問題というのは？

■別の問題というのは、どう理解するかという問題は完ぺきなシミュレーションができた時点で解決されているわけではないということですよね。

○ああ、現象が再現できたからといって……

■物事が理解できたわけではないということです。

○先日、地球シミュレータの記者発表のときも、テストランの結果を出されたんですよ。先程の台風の話もありました。昔は台風が網の目に引っ掛からなかったんだけど、網の目に引っ掛かるようになりますとかといった話で発表があったんですけど。そのときにね、「これは、まだ物理モデルを検証したわけではありません」というかたちでの発表だったんですけど、あれはどういう意味なんですか？
　それが今ひとつよくわからなかったんですけど、そもそも大気の動きなんてのは基本的には、ある意味わかっているのはわかっているわけですよね。すべて運動方程式にのっとって動くわけですし。
　「物理的に本当に正しいモデルかどうかわからん」ということはどういう意味なのか。それがよくわからないんですけど。

■それはまさに、今ずっと話してきたパラメタリゼーションの話に尽きると思います。
　今、地球シミュレータで全球１０キロメッシュですよという絵を見せている計算は、ずっと地球シミュレータで高速で走るように最適化されてきたモデルのものなんですけれども、パラメタリゼーションは５百キロメッシュのときとほとんど同じのを使っているんです。そうすると、さっき言ったようなことがいろいろ起こっているかもしれないと。
　つまり、一つには今まで荒いモデルで取り扱っていたパラメタ化というのがもともといろいろと怪しいところがあったのが、細かくして計算したからといってもやっぱり怪しいですというのがあったり。あるいは大きなグリッドのときには、うまくいっていたパラメタ化が、小さくすることによって、逆に新たな問題を起こしてしまうという可能性はあります。そういうのを現時点ではまだぜんぜんよく見ていませんよということで。
　というわけで、何しろパラメタ化が……。

○やっぱりすべての問題なんですね。

■そうです。

[15: より効率的なメッシュの切り方は]

○それを解決するためには、よりグリッドを細かくしていって、より相互作用をちゃんと計算しましょうというような――いわば力技的正攻法が、やっぱり次の方向なんですか。地球シミュレータの次のコンピュータも、構想はされていたそうですけど。

■次に関してはよく知らないですけど、先程言った積雲対流の問題で――今、なるべく効率的な格子系、グリッドの切り方というのを考えていて、それがうまくいくと地球シミュレータでたぶん、５キロメッシュぐらいの全球の計算が気候モデルとしてできるようになるということを計画してます。

○効率的なメッシュの切り方って何ですか？

■それも説明すると、それは我々のグループの別の人が、富田くんという人とかがやっているんですが、例えば流体のもともと連続的な方程式を離散化して数値的に解くわけですよね。
　離散化するときのやり方としていくつかあって、一つ単純に思いつくのは差分法ですね。格子に切ってという説明をしている時点で差分法をイメージしているわけですけど、球面上の差分の切り方として、緯度経度に普通に切っちゃうと……

○「格子点法」というやつですか。

■そう。格子点法。格子点法でやっていくと、いろいろ問題があるわけです。

○極の方だけが細かくなっちゃうというやつですね。メルカトル図をそのまま球に張り付けるとそうなっちゃいますね。

■そのとおりです。極の方は細かくなってしまうと。細かくなるとＣＦＬは厳しくなってΔＴが小さくならなくちゃいけないので効率がよろしくないというわけです。普通に緯度経度に切るような格子点法というのはかような問題がありますと。
　いっぽう、スペクトル法というのは――我々のモデルもスペクトル法なんですけれども、それは波数空間で分割する。風とか温度とか気圧に関して波数空間で離散化してやると、そういった極みたいな特異点というのは出てこないと。

○「波数空間」というのは何なんですか？

■波数空間というのは、フーリエ変換を想像して下さい。つまりある連続した波を離散化して表現するときに、波の形を階段状に近似してｎ個の数で表してやるというやり方と、フーリエ展開して波の重ね合わせとして近似して、つまりこういう波の振幅、こういう波の振幅、というｎ個の数字で離散化してやる方法ってありますよね

○はい。

■それです。そのフーリエ変換みたいなことを球面調和関数というので実際展開するんですけれども、やると。それがスペクトル法なんですけど。

○水平でやっているんですか、２次元の。

■そうです。鉛直方向には格子点です。

○じゃあ、今のシミュレーションは基本的にスペクトル法とこの格子点の組み合わせみたいな感じでやられているわけですか。

■まあ、そうですね。組み合わせというのは──水平方向にも格子点だけ使っているモデルもありますし、基本的にスペクトル法を使ってるモデルもあるんですけど。
　非常に細かいことをいうと、スペクトル法を使っているモデルでも非線形項はスペクトル空間でやると面倒くさいので、格子点に落として計算するとか。あと積雲とか放射とかのパラメタ化、物理過程とよんでいますけど、それは格子点上でやっています。

○ははあ。

○次号へ続く…。

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◇朝日　遺伝情報からウイルス合成、米チームが成功
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◇毎日　６００万〜７００万年前、世界最古の人類化石−−中部アフリカ・チャドで発見
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◇毎日　［解説］最古の人類化石　ヒトの分岐、広範囲で−−現代人への道筋に新説
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◇毎日　「伊那谷」大地震が発生する確率は最大７％−−地震調査委員会
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◇毎日　動物組織の「境界」解明　再生医療や臓器癒着防止に光−−奈良先端科技大
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◇毎日　幻覚にかかわる脳内物質が統合失調症に関係　岡山大助教授が遺伝子解析で確認
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◇毎日・［理系白書］第５部　科学の樹　【１】作る喜び、「なぜ」問う心
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◇毎日　大学院生：将来に不安を抱え節約と勉強の日々　生活実態調査
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◇毎日　自動翻訳ソフトのナンバーワン　ロゴヴィスタの伊藤光邦社長
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◇毎日　次世代半導体技術開発で共同出資の新会社設立　電機11社
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◇毎日　松下電工　「病院内業務支援ロボット」を来春発売
http://www.mainichi.co.jp/digital/computing/archive/200207/11/4.html

◇毎日　ホンダ　埼玉県和光市に次世代研究施設、アシモの頭脳も
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◇毎日　「IDCロボットコンテスト」のリポーターを公募　三菱電機
http://www.mainichi.co.jp/digital/computing/archive/200207/09/2.html

◇毎日　無機ELディスプレーの開発で提携　アイファイヤーと三洋
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◇毎日　チョロQがモデルの電気自動車「キューノ」　129万円で発売
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◇毎日　動物用体内埋め込みチップ　累計販売数が2500万個に
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◇毎日　松下通信工業　ビル用の大型映像装置「アストロウォール」
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◇毎日。新薬スパイ事件：情報の送付先は名古屋の「医学生物学研究所」
http://www.mainichi.co.jp/news/selection/archive/200207/15/20020715k0000e040079000c.html

◇日経　毛髪再生ＶＢが発足・広大の移植技術を実用化
http://health.nikkei.co.jp/news/top/topCh.cfm?id=20020710eimi061010

◇ZDNet　ドコモ、移動通信技術や日本文化をテーマに電子図書館を開設
http://www.zdnet.co.jp/news/0207/12/njbt_05.html

◇ZDNet　メモリ＋スイッチング機能を持つスピン・トランジスタに道筋　産総研と科技団
http://www.zdnet.co.jp/news/0207/12/njbt_07.html

◇産総研　スピン偏極共鳴トンネル効果を発見 　−新機能素子（スピン・トランジスタ）の実現に向けて道筋 −
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2002/pr20020712/pr20020712.html

◇ZDNet　中国はまだテクノロジーが熱い
http://www.zdnet.co.jp/news/0207/12/ne00_china.html

◇ZDNet　「ムーアの法則は続く」――Moore氏，勲章を手に語る
http://www.zdnet.co.jp/news/0207/11/ne00_moore.html

◇BizTech　「ES細胞樹立のための研究は難航」、京大中辻氏
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/medi/195874

◇河北新報　実用的人間型ロボット開発　トヨタ、０５年までに
http://www.kahoku.co.jp/news_s/20020712KIIAEA23110.htm

◇BizTech　「システムの丸投げでは成功しない」---セブン-イレブン・鈴木会長
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/gen/195547

◇BizTech　バイオ新会社に伊藤忠商事など5社が出資
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/medi/195554

◇MSNジャーナル　ロシア、ミニスペースシャトルを潜水艦から打ち上げ＝ＩＳＳに貨物届ける
http://news.msn.co.jp/articles/snews.asp?w=184466

◇japan.internet.com　「Star Trek」、現実に!? - NASA、研究委託 -
http://japan.internet.com/nanotechnology/20020711/4.html

◇japan.internet.com　North Carolina 大学など、X線技術にカーボンナノチューブを応用
http://japan.internet.com/nanotechnology/20020710/5.html

◇japan.internet.com　三井物産、ナノテク研究を対象にインキュベーションセンターを設立
http://japan.internet.com/nanotechnology/20020709/4.html

◇japan.internet.com　島津、三菱化学、二酸化炭素からカーボンナノファイバーを生成
http://japan.internet.com/nanotechnology/20020709/5.html

◇HotWIRED　着実に成長を続ける電子書籍
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020711107.html

◇HotWIRED　体熱を電力に変える超小型発電装置で、電圧3ボルトを確保
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020710301.html

◇HotWIRED　遺体の冷凍保存への期待と現実
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020710303.html

◇HotWIRED　世界最速のNEC製スパコン『地球シミュレータ』で気象予測
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020709301.html

◇HotWIRED　「現代化」進むニュージーランドの地震観測システム
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020709308.html

◇文部科学省　知的クラスター創成事業における事業計画の策定について
http://www.mext.go.jp/b_menu/houdou/14/07/020711.htm

◇文部科学省　科学技術政策研究所　科学技術動向研究センター　科学技術動向　２００２年　６月号
http://www.nistep.go.jp/achiev/ftx/jpn/stfc/stt015j/index.html

◇週刊医学界新聞・連載・再生医学・医療のフロントライン　(7)軟骨の再生（開祐司 京都大学再生医科学研究所教授・生体分子設計学）
http://www.igaku-shoin.co.jp/04nws/news/n2002dir/n2493dir/n2493_05.htm

◇内閣府防災部門・中央防災会議　今後の地震対策のあり方に関する専門調査会（報告）
http://www.bousai.go.jp/jishin/chubou/taisaku/houkoku/index.html

◇週刊医学界新聞　再生医学・医療のフロントライン　連載第８回　中枢神経系再生の研究戦略　岡野　栄之（慶應義塾大学教授・生理学）
http://www.igaku-shoin.co.jp/04nws/news/n2002dir/n2494dir/n2494_03.htm

◇HotWIRED　生物のように自分で修復や複製を行なうコンピューター
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020715301.html

◇HotWIRED　「汚い」実験用マウスを「超クリーン」な施設に移すには
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20020715307.html

◇東京新聞　ハワイで溶岩流に“触れる”　鎌田浩毅
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20020713/ftu_____sci_____003.shtml

◇東京新聞　物質、自然の理解困難に　理科教育を考えるシンポ
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20020713/ftu_____sci_____000.shtml

◇JAMSTEC　地球シミュレータ　平成１４年度利用課題について
http://www.jamstec.go.jp/jamstec-j/PR/0207/0715/index.html

◇科学技術者のための総合リソースガイド・NetScience
　 http://www.netscience.ne.jp/

　＊ここは、科学に関連するイベントの一行告知、URL紹介など、
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