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共通並列計算電磁流体・粒子コードによる太陽風磁気圏電離圏ダイナミックスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 14204046
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 超高層物理学
研究機関名古屋大学

研究代表者

荻野 竜樹  名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (00109274)

研究分担者 渡部 重十  北海道大学, 理学研究科, 教授 (90271577)
藤本 正樹  東京工業大学, 理工学研究科, 助教授 (30242811)
鵜飼 正行  愛媛大学, 工学部, 教授 (10036444)
寺沢 敏夫  東京大学, 理学系研究科, 教授 (30134662)
羽田 亨  九州大学, 総合理工学研究院, 助教授 (30218490)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
33,930千円 (直接経費: 26,100千円、間接経費: 7,830千円)
2005年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2004年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2003年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2002年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
キーワード新世代並列型スーパーコン / 共通並列計算手法 / 電磁流体コード / ハイブリッドコード / 粒子コード / 太陽風磁気圏電離圏相互作用 / 磁気リコネクション / 宇宙プラズマにおける非線形物理 / 新世代並列型スーパーコンピュータ
研究概要

世界最高速の性能を誇る国産の新世代並列型スーパーコンピュータを用い、スペースプラズマ現象を効率よく並列計算できる共通コンピュータ言語を用いた電磁流体コード、粒子コード、およびハイブリッドコードを作成して、世界に先駆けた大規模シミュレーションとそれらのコードを組み合わせた連携大規模シミュレーションから太陽風磁気圏電離圏ダイナミックスを調べ、スペースプラズマの非線形物理に新しい知見をもたらすのが本研究の目的であった。近年主流となってきたスカラー並列機で高効率を実現するためには、キャッシュのヒット率を上げることと3次元領域分割を行って通信量を減らすことが重要なので、MPI(Message Passing Interface)で書いた新しい1、2、3次元領域分割3次元Fortran MHDコードなどを開発してPRIMEPOWER HPC2500などのスカラー並列機で実行し、その有効性を実証した。
MHD/流体コードの開発は主に名古屋大学と愛媛大学が、粒子コードは京都大学と東京大学が、ハイブリッドコードは東京工業大学が担当してベクトル並列機からスカラー並列機へ移植し、キャッシュのヒット率の高い高効率並列計算コードの作成に成功した。即ち、最新の電磁流体/ハイブリッド/粒子コードを共通コンピュータ言語(MPI)で並列化/ベクトル化効率を十分に出せるように書き換えて、磁気圏構造やスペースプラズマの波動粒子相互作用などの非線形現象に適用し、衝撃波やプラズマ境界層や磁気リコネクションでのプラズマや粒子の加速・加熱機構が解明できた。国内の新世代並列型スーパーコンピュータ上で大規模シミュレーションを実行して、太陽風磁気圏電離圏相互作用、磁気リコネクションのダイナミックスと粒子効果など、宇宙プラズマにおける非線形物理の解明に新しい展開をもたらす点においては一定の成果を挙げることができるようになった。

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2006 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (26件) 図書 (3件) 文献書誌 (11件)

  • [雑誌論文] Kelvin-Helmholtz instability in a unstable layer of finite-thickness2006

    • 著者名/発表者名
      C.Hashimoto.他
    • 雑誌名

      Adv. Space Res. (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] On the importance of antiparallel reconnection when the dipole tilt and IMF By are non-zero2006

    • 著者名/発表者名
      Park, K.S.他
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Kelvin-Helmholtz instability in a unstable layer of finite-thickness,2006

    • 著者名/発表者名
      C.Hashimoto, et al.
    • 雑誌名

      Adv.Space Res. (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] On the importance of antiparallel reconnection when the dipole tilt and IMF By are non-zero,2006

    • 著者名/発表者名
      Park, K.S., et al.
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res. (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Kelvin-Helmholtz instability in a unstable layer of finite-thickness2006

    • 著者名/発表者名
      C.Hashimoto.他
    • 雑誌名

      Adv.Space Res. (in press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] On the importance of antiparallel reconnection when the dipole tilt and IMF By are non-zero2006

    • 著者名/発表者名
      Park, K.S. 他
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res. (in press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Spontaneous fast reconnection model in three dimensions2005

    • 著者名/発表者名
      M.Ugai.他
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas Vol.12

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electron surfing acceleration in magnetic reconnection2005

    • 著者名/発表者名
      M.Hoshino.他
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res. 110,A10215

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Repeated injections of energy in the first 600 ms of the giant flare of SGR 1806-202005

    • 著者名/発表者名
      T.Terasawa, 他
    • 雑誌名

      Nature 434

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamics of the Jovian magnetosphere for northward interplanetary magnetic field (IMF)2005

    • 著者名/発表者名
      Fukazawa, K., 他
    • 雑誌名

      Geophys. Res. Lett. 32

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Spontaneous fast reconnection model in three dimensions,2005

    • 著者名/発表者名
      M.Ugai, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Plasmas Vol.12

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electron surfing acceleration in magnetic reconnection,2005

    • 著者名/発表者名
      M.Hoshino, et al.
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res. 110, A10215

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Repeated injections of energy in the first 600 ms of the giant flare of SGR 1806-20,2005

    • 著者名/発表者名
      T.Terasawa, et al.
    • 雑誌名

      Nature 343

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamics of the Jovian magnetosphere for northward interplanetary magnetic field (IMF)2005

    • 著者名/発表者名
      Fukazawa, K., et al.
    • 雑誌名

      Geophys.Res.Lett. 32

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Spontaneous fast reconnection model in three dimensions2005

    • 著者名/発表者名
      M.Ugai.他
    • 雑誌名

      Phys.Plasmas Vol.12

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Electron surfing acceleration in magnetic reconnection2005

    • 著者名/発表者名
      M.Hoshino.他
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res. 110,A10215

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamics of the Jovian magnetosphere for northward interplanetary magnetic field(IMF)2005

    • 著者名/発表者名
      Fukazaw, K., 他
    • 雑誌名

      Geophys.Res.Lett. 32

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamics of the Jovian magnetosphere for northward interplanetary magnetic field (IMF)2005

    • 著者名/発表者名
      Fukazawa, K. 他
    • 雑誌名

      Geophys.Res.Lett. 32

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ionospheric electric potentials for substorms calculated from a solar wind-magnetosphere MHD simulation and a magnetogram inversion technique2004

    • 著者名/発表者名
      Nakata H. 他
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res. 109,A01211

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Three-dimensional features of the outer heliosphere due to coupling between the interstellar and interplanetary magnetic fields. I. MHD model : Intersteller Perspective2004

    • 著者名/発表者名
      Pogorelov, N.V. 他
    • 雑誌名

      Apj. 614

      ページ: 1007-1021

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The geospace environment data analysis system2003

    • 著者名/発表者名
      Kamide, Y. 他
    • 雑誌名

      Adv.Space Res. 31

      ページ: 807-812

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A simulation study of currents in the Jovian magnetosphere2003

    • 著者名/発表者名
      Walker, R.J. 他
    • 雑誌名

      Planet.Space Sci. 51

      ページ: 295-307

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Global magnetohydrodynamic simulation using high performance Fortran on parallel computers2003

    • 著者名/発表者名
      Ogino, T.
    • 雑誌名

      Space Plasma Simulation (J.Beuchner, C.T.Dum, M.Scholer(Eds.))(Springer, Berlin Heidelberg New York)

      ページ: 302-322

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Global MHD Simulation Code for the Earth's Magnetosphere Using HPF/JA2002

    • 著者名/発表者名
      Ogino, T.
    • 雑誌名

      Special Issues of Concurrency and Computation : Practice and Experience 14

      ページ: 631-646

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Modeling Magnetospheric Sources, Physics of Magnetic Flux Ropes2002

    • 著者名/発表者名
      Walker, R.J. 他
    • 雑誌名

      Geophys.Monogr.Ser. Vol.133

      ページ: 33-43

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Probabilistic models of the Jovian magnetosphere and bow shock locations2002

    • 著者名/発表者名
      Joy, S.P. 他
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res. 107,A10

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] Nonthermal Particle Acceleration in Magnetic Reconnection, in Recent Research Developments in Plasmas (ed. M. Ugai)2004

    • 著者名/発表者名
      M.Hoshino
    • 総ページ数
      28
    • 出版者
      Research Signpost, India
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] Nonthermal Particle Acceleration in Magnetic Reconnection, in Recent Research Developments in Plasmas (ed. M.Ugai)2004

    • 著者名/発表者名
      M.Hoshino
    • 出版者
      Research Signpost, India
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] Space Plasma Simulation2003

    • 著者名/発表者名
      Ogino, T.
    • 総ページ数
      21
    • 出版者
      Springer, Berlin Heidelberg New York
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Ogino, T.: "Global MHD Simulation Code for the Earth's Magnetosphere Using HPF/JA"Special Issues of Concurrency and Computation : Practice and Experience. 14. 631-646 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Walker, R.J.他: "Modeling Magnetospheric Sources, Physics of Magnetic Flux Ropes"Geophys.Monogr.Ser.. Vol.133. 33-43 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Joy, S.P.他: "Probabilistic models of the Jovian magnetosphere and bow shock locations"J.Geophys.Res.. 107, A10. 1309.doi : 10.1029-2001JA009146 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kamide, Y. 他: "The geospace environment data analysis system"Adv.Space Res.. 31. 807-812 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Walker, R.J.他: "A simulation study of currents in the Jovian magnetosphere"Planet.Space Sci.. 51. 295-307 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Ogino, T.: "Global magnetohydrodynamic simulation using high performance Fortran on parallel computers"Space Plasma Simulation, J.Beuchner, C.T.Dum, M.Scholer(Eds.), Springer, Berlin Heidelberg New York. 302-322 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Ogino, T.: "Space Plasma Simulation"Springer, Berlin Heidelberg New York. 21 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Ogino, T.: "Global MHD Simulation Code for the Earth's Magnetosphere Using HPF/JA"Special Issues of Concurrency and Computation : Practice and Experience. 14. 631-646 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Walker, R.J., M.Ashour-Abdalla, T.Ogino, V.Peroomian, R.L.Richard: "Modeling Magnetospheric Sources, Physics of Magnetic Flux Ropes"Geophys. Monogr. Ser.. Vol.33. 33-43 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Joy, S.P., K.G.Kivelson, R.J.Walker, K.K.Khurana, C.T.Russell, T.Ogino: "Probabilistic models of the Jovian magnetosphere and bow shock locations"J. Geophys. Res.. 107,A10. 1309.doi : 10.1029/2001JA009146 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Ogino, T.: "Space Plasma Simulation"Springer, Berlin Heidelberg New York. 21 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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