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GPUによって加速化された氷床モデリング用プログラムの開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 15F15902
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 気象・海洋物理・陸水学
研究機関北海道大学

研究代表者

Greve Ralf  北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (90374644)

研究分担者 SEDDIK HAKIME  北海道大学, 低温科学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードIce sheet / Dynamics / Full Stokes / Numerical model / GPU computing / Finite element method / Matrix assembly
研究実績の概要

Computer simulations have become established as an important technique for the understanding of ice sheet dynamics. In particular, they are relevant for predicting the evolution of ice sheets in a future changing climate. The goal of this project was to develop an operational ice sheet model that employs the technique of GPU- (graphics processing unit) accelerated computing.

This model, termed "Sainou", is an Elmer/Ice (elmerice.elmerfem.org) derivative that solves the full-Stokes equations (no stresses neglected) of ice dynamics with the finite element method. In the second project year (FY 2016), the focus was on testing Sainou, using an established benchmark problem, namely the ISMIP-HOM experiment A (Pattyn et al., 2008, Cryosphere 2, 95-108). This experiment consists of an inclined slab of ice flowing over a bumpy bed.

The computing time required by Sainou for the assembly of the finite element matrix of the full-Stokes system of partial differential equations was compared to that required by Elmer/Ice. Four different numbers of elements were tested for the ISMIP-HOM experiment A, and the simulations were carried out on a Mac Pro workstation, using only a single CPU. It was found that, for double-precision accuracy with 8000, 87500, 252000 and 391500 brick elements, respectively, Sainou is 7x, 17x, 23x and 25x faster than Elmer/Ice, and for single-precision accuracy it is even 9x, 38x, 45x and 49x faster. It could therefore be demonstrated successfully that GPU-accelerated computing is a useful method for fast and efficient ice sheet modelling.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] Full Stokes finite-element modeling of ice sheets using a graphics processing unit2016

    • 著者名/発表者名
      Seddik, H. and R. Greve
    • 学会等名
      Seventh Symposium on Polar Science
    • 発表場所
      National Institute of Polar Research, Tachikawa, Japan
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Towards a GPU-accelerated ice sheet model: design philosophy and implementation2015

    • 著者名/発表者名
      Seddik, H. and R. Greve
    • 学会等名
      ILTS International Symposium on Low Temperature Science
    • 発表場所
      Institute of Low Temperature Science, Hokkaido University, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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