2020 Fiscal Year Research-status Report
日本近海を網羅する高解像度粒子追跡データベースの構築
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20K04059
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松村 義正 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (70631399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒木 聖夫 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(情報エンジニアリングプログラム), 特任准研究員 (40512843)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 粒子追跡 / ラグランジュ解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は 1) 膨大な数の粒子を扱うことを可能とする並列粒子追跡数値コード 2)500m以下の解像度で日本近海全域をカバーする高解像度海洋数値モデルの流動場データ の2つを用いて始点を限定しない網羅的な粒子追跡を実施して記録することで、様々な応用研究用途で再利用可能なデータベースを構築することを目的としている。
初年度は実計算に向けた準備フェーズと位置づけており、現在までの進捗状況の項で述べるとおり1) 2) ともに順調に進捗している。これに加え、本課題で開発中の粒子追跡コードを用いて以下の応用研究を実施した。
・粒子追跡コードと海洋表層混合層の乱流過程を解像するLarge Eddy Simulationを結合し、海洋表層中のマイクロプラスチック粒子の鉛直分散過程に関する数値実験を実施し、波浪や海上風、背景成層に対する依存性を調査した。
・同様のモデルフレームワークを用いて、海底境界層における懸濁粒子の再浮遊と輸送過程についての数値実験を実施し、tidal strainingによる斜面上の懸濁物質輸送を調査した。
・大槌湾を対象としたアワビ幼生の分散・着底過程を高解像度粒子追跡実験により調査した。
・本課題で開発する粒子追跡コードが気象庁気象研究所が開発する海況予報モデルMRI.comに移植され、これを用いた北西太平洋の水塊追跡に関する研究が出版された(Nakano et al., 2020)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初より初年度は準備フェーズとして位置づけており、2年目以降の実計算にむけたプログラムコードや実験設定の準備が順調に進捗している。
まずコード開発においては、並列粒子追跡のコア部分は完成し、プリプロセス/ポストプロセスのためのパッケージも整備されつつある。特に本課題では海洋大循環モデルCOCOの出力を用いることから、COCOの出力データ形式及び設定ファイル群を直接入力して粒子追跡を駆動できるよう整備した。また粒子追跡データの解析及び可視化のためのPythonライブラリも実用化され、いくつかの関連研究において成果がでている。これに加えて山岸(高度情報科学技術研究機構)の研究協力により、GPUアーキテクチャへの流追跡コードの移植も実施された。
またR3年度に実施予定の日本近海流動場の500m解像度実験にむけてもフィージビリティを確認し、特に瀬戸内海などの内湾領域での地形の調整などを経て十分な準備が整った。
これらに加え、初年度経費でデータの保存のためのストレージ装置を整備し、来年度の実計算及びデータ解析への準備が予定通り整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
R3年度に日本近海全域を対象とする500m超解像度の高解像度シミュレーションを実施し、その流動場を用いて網羅的な粒子追跡実験を実行していく。
研究計画遂行に要する計算機資源は、代表者松村及び分担者黒木が所属する機関が確保するものに加え、R3年度の革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ(HPCI) 採択課題(代表 松村）による資源も利用する。
R4年度までに粒子追跡結果をデータベースとして整備し、応用研究での活用を促す。
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