| 研究課題/領域番号 |
21K17755
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分60100:計算科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
長谷川 雄太 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究職 (10851016)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | GPU / 格子ボルツマン法 / 局所アンサンブル変換カルマンフィルタ / アンサンブルデータ同化 / LETKF / 都市風況LES / データ同化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、建物が密集する都市域における風況・汚染物質拡散の即時予測を行うため、LES（large eddy simulation）に基づく都市風況解析（都市風況LES）のデータ同化手法を開発する。都市風況LESのデータ同化は、格子解像度、地表からの高度、観測の方法など、従来の気象データ同化と大きく異なる点も多い。特に、地表面付近の風速の観測は、計算格子点数に対して観測点数が極めて少ないことが予想され、データ同化にとって致命的となる可能性がある。本研究では、観測が計算に比べて極めて疎である系に対するデータ同化の検証および開発を行い、都市風況LESに対するデータ同化の適用可能性を確かめる。
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| 研究実績の概要 |
格子ボルツマン法に基づくラージエディーシミュレーション（LES）に対するアンサンブルデータ同化の適用可能性を検討するため、2次元等方乱流の系、および、アンサンブルデータ同化手法として局所アンサンブル変換カルマンフィルタ（LETKF）をGPUに実装し、基礎的な精度検証、および計算の高速化をおこなった。
2022年度は、外部機関との共同研究でLETKFのGPU実装の高速化をおこなった。固有値ソルバライブラリの新規開発およびMPI通信の最適化を行うことで、2021年度に試験的に実装したコードに比べて10倍以上の高速化を達成した。また、本LETKF実装の3次元LESコードへの移植を開始し、単一の角柱の周りを流れる風を計算する簡易な系にて、LETKFの基礎的な精度検証をおこなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2022年度は、おおむね予定通りに、(1) LETKFのGPU実装の高速化、(2) LETKFの3次元LESコードへの移植を完了している。しかし、現状の3次元LESコードにおけるデータ同化の実装では、観測点数が格子点数と同数存在する密な観測を前提としているため、現実的なデータ同化実験を行うためには、疎な観測を入力する追加の実装が必要である。また、2次元等方乱流の結果については、論文の査読への対応に時間を要しており、論文化が完了していない。これらの対応のため、3次元の都市風況LESへのアンサンブルデータ同化の適用が遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2次元等方乱流の結果については、引き続き査読対応を行い、2023年度中の論文の出版を目指す。並行して3次元LESの簡易な系でのアンサンブルデータ同化の実装を進め、科研費期間中の論文化を目指す。
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