■発表要旨
１．プロジェクトの目的
本プロジェクトの目的は，地球シミュレータの計算資源を最大限に活用して，大気，海洋における非静力学が卓越する現象やそれらの相互作用を再現し物理的な妥当性を検証するとともに，予測実験を行い，予測精度の評価とその向上に貢献することを目的とする．特に，大気海洋の相互作用が無視できないとされる数週間～数ヶ月，数年の時間スケールの気候変動予測とともに，社会的情報としてニーズの高い台風や集中豪雨に代表される領域限定的な現象や都市型集中豪雨を含む都市性気象/気候の予測にも応用可能なシミュレーションコードを開発している．また，地球シミュレータの計算特性を最大限に活かせるような新たな大気・海洋結合手法の開発や，各計算スキームの高精度化，アルゴリズムの最適化，計算性能最適化も同時並行的に推進する．
２．今年度当初の計画
地球シミュレータの運用状況を考慮し，前半期では特に1，2，4のスキーム導入とのスキームに関する他のモデルとの性能比較に注力し，後半期は，2，3，4，5，6を重点的に遂行する計画とした．
- 2003年度の成果を踏まえた高解像計算対応のための計算スキーム，物理スキームの高度化と拡張を進める．
- 予測コードとしての拡張と台風，集中豪雨などの事例再現実験を行い，予測シミュレーション性能の評価を行う．
- 本格的な非静力大気・海洋結合シミュレーションに向けた数年スケールの積分の実施し，物理的性能評価を行う．
- 他の非静力学および静力学大気，静力学海洋モデルとの物理的パフォーマンスの比較評価を行う．
- 各物理スキームおよび大気，海洋，大気海洋結合シミュレーションの計算性能最適化．
- 動的格子系導入の検討と予備的実装を行う．
３．今年度得られた成果、および達成度
＜成果＞
- 新たに，2，3，5次風上法の導入，1次量および２次量保存のための数値計算法，CIPスキームを導入を終了し，さらに，境界層乱流モデルとしてLESの範疇であるスマゴリンスキースキーム，積雲対流パラメタリゼーションとしてKain-Fritsch（KF）スキーム，雲微物理スキーム（雲水，雲氷，雪，雨，あられを扱う），雲微物理を考慮した放射過程スキームの導入を終了した．1－3月において，陸面，海氷モデルの導入整備を行う予定である．
- 大気，海洋シミュレーションコードとも，全球とともに領域モデルとしてもシミュレーション可能なようにコードを拡張した．領域モデルへの境界条件としては，現時点では全球からの1way方向の情報提供方式（ネスト手法）を採用している．予測モデルとしての能力を評価するために，複数の事例（台風，集中豪雨）に対し予測検証実験を試みた．他のモデルの結果と比較し妥当な結果が得られていることを確認した．今後，予測精度の比較と予測困難だった事例の観測，他のモデルの結果との比較検討を行う予定である（下記4．とも関連する）．
- 数年スケールの積分は，比較的粗い解像度（数10km）で，現在数週間～数ヶ月を実行し継続中である．これらの実験は，雲物理過程として全球，微物理過程のみの実験（ES上でのみ可能な実験である）と積雲対流KFスキームの単独，併用との比較実験も含んでいる．
- 現時点においては，積分期間が短いことを考慮する必要があるものの，他の非静力学モデルと比較し結果に遜色ないことを確認している．また，厳密な予測精度の比較検討は今後の課題である．
- すでに導入済の各スキームについて，ほぼ計算効率最適化を終了している．現時点においてダイナミカルコアは58.０％のピーク性能比を達成している．雲微物理は，全体の約30％のコストに抑えることに成功している．AFESと高速性を比較した場合，本コードは現時点において（微物理過程を導入しても），同じ積分期間を約10分の１の計算時間で計算可能であることを確認済みである．今後，さらにCIPの整備に伴い，高速化の上限を査定する予定である．
- 動的適応格子の前段階として，双方向ネストスキームの予備的実装をほぼ終了し，本格的な動的格子シミュレーションの準備を開始した．今年度中に予備シミュレーションを開始し，物理検証，計算性能評価を行う予定である．
＜達成度＞
- プロジェクト全体を通して，課題の達成度，時間的遂行ともに，2004年当初の計画通りに達成している．
- 本格的な非静力学大気・海洋結合シミュレーションを前に，各コンポーネントの中・長期積分をさらに進める必要があるので，今年度の残りの期間はシミュレーションと他モデルとの比較検討，評価に注力する予定である．