2017 Fiscal Year Research-status Report
氷床・棚氷モデルへの高精度輸送スキームの導入とその影響に関する研究
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17K05664
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
齋藤 冬樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 統合的気候変動予測研究分野, 技術研究員 (60396942)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 氷床モデル / 保存性輸送数値スキーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者が開発を続けてきた氷床流動モデル Ice sheet model for Integrated Earth system Studies (IcIES)の棚氷過程の拡張を開始した。当初計画通り、まず一次元モデル(流動方向のみ)を構築し、理想的な状態での試験をくり返すことにより、モデルの検証と氷床/棚氷系の変動の過程について考察するための準備を行った。氷床流動を表現するのに適した数値手法の調査を行い、非負である氷厚の輸送方程式が対象であることを考え、CIP法(Constrained Interpolation Profile scheme),IDO法(Interpola ted Differential Operator)や、それらから派生した方法(RCIP-CSL 法や、IDO-CF 法)を中心に検討した。試験的に、比較的実装が容易な一次元モデルに CIP 法の中から基本的な手法を採用し、その効果を確認した。基本的な手法の実装にも場の表現の任意性があるが、今年度は特に、モデル内で必要になる半格子ずれた点での氷厚場の補完方法を二種類運用してみた。Payne et al (2000) で提示される、氷床モデルでしばしば使用される理想的な境界条件を用いて、解像度 25km と 10km の二種類での氷床定常解分布を求め、IcIES の従来手法による結果と比較した。その結果、いずれの補完手法でも、25km の解像度で氷厚 600m, 10km で 氷厚200m の差となることが明らかになった。ただし、今年度の調査と検討の結果、次年度以降は拡張性も踏まえ、CIP ではなく IDO の派生手法(特に IDO-CF 法)を採用することを決定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成29年度は解析的な解を求める氷床モデル Unnas の構築、IDO スキームででの氷床縁辺部の再現の検討、そして、IcIES への 二次元 IDO スキームの実装の三課題を主に行う。まず、進捗状況で示した、解析的な解を提供する新たな氷床モデル (Unnas)を完成させる。構築した氷床モデル Unnas について、有用性や独自性を確認し、それに応じて投稿論文執筆を検討する。それと並行して、縁辺部の氷床形状のモデル内再現について複数の手法を検討し、Unnas と IcIES の結果の比較などを通じて、IcIES への IDO 実装で採用する方法を決定する。予定通り、各種手法による二次元モデルの構築を続け、一つあるいは複数の計算機環境において、各数値手法を使ったことによる、計算効率と計算精度の変化についてまとめる。計算効率は、問題の規模や、並列分割数によっても大きく左右される。理想的な条件下での実験を多数行い、許容される精度を保ちかつ実用的に運用出来る並列化条件などを導入した各種の手法についてまとめ、この後の現実地形での実験で採用する実験方式を決定する。実験は氷床モデル比較プロジェクト European Ice Sheet Modelling INiTiative (EISMINT)および Ice Sheet Model Intercomparison Project(ISMIP) の提案した実験に準ずる。これらの実験は世界の氷床モデルの基本的な実験として考えられ、多くのモデルの振る舞いが記述されてきた。系を単純化しているため、様々な効果を定量的に議論することが容易である。この実験を通じて最終年度の現実地形での感度実験の準備とする。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は解析的な解を求める氷床モデル Unnas の構築、IDO スキームででの氷床縁辺部の再現の検討、そして、IcIES への 二次元 IDO スキームの実装の三課題を主に行う。まず、進捗状況で示した、解析的な解を提供する新たな氷床モデル (Unnas)を完成させる。構築した氷床モデル Unnas について、有用性や独自性を確認し、それに応じて投稿論文執筆を検討する。それと並行して、縁辺部の氷床形状のモデル内再現について複数の手法を検討し、Unnas と IcIES の結果の比較などを通じて、IcIES への IDO 実装で採用する方法を決定する。予定通り、各種手法による二次元モデルの構築を続け、一つあるいは複数の計算機環境において、各数値手法を使ったことによる、計算効率と計算精度の変化についてまとめる。計算効率は、問題の規模や、並列分割数によっても大きく左右される。理想的な条件下での実験を多数行い、許容される精度を保ちかつ実用的に運用出来る並列化条件などを導入した各種の手法についてまとめ、この後の現実地形での実験で採用する実験方式を決定する。実験は氷床モデル比較プロジェクト European Ice Sheet Modelling INiTiative (EISMINT)および Ice Sheet Model Intercomparison Project(ISMIP) の提案した実験に準ずる。これらの実験は世界の氷床モデルの基本的な実験として考えられ、多くのモデルの振る舞いが記述されてきた。系を単純化しているため、様々な効果を定量的に議論することが容易である。この実験を通じて最終年度の現実地形での感度実験の準備とする。
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| Causes of Carryover |
平成29年度は人件費・謝金に多くの予算を割当ててはいたが、次の理由で未使用となった。一つは、モデルの再現性や精度を確認するための、解析的な解を与える仕組みの開発実装に想定以上の時間がかかったためである。また、それによって、当初計画よりも有効な数値スキームの検討に時間がかかり、結果として数値実験実行補助の業務を発注することが出来なかったためである。しかしながら、解析的な解を求める氷床モデル (Unnas) の実装は今後有効で、当研究課題の進捗の大いに助けになると考えられ、必要な方針の修正であった。次年度の使用計画としては、IcIES の開発と並行して、Unnas の開発を行うが、本研究課題の一環として、それを用いた投稿論文や学会発表などの成果の発表費用、および追加で必要となる記憶装置に平成29年度未使用額を割り当てる。
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