OFES

更新日: 2004年5月28日

OFES による全球規模の海洋渦解像シミュレーション

世界の先進的研究機関でパイロットスタディー的に行われている、全球規模の渦解像シミュレーションの研究を促進するため、地球シミュレータセンターが地球フロンティア研究システムの海洋研究者と共同し進めている主要なプロジェクトの一つです。

目的

海洋が気候変動に対して重要な役割を担っている事はよく知られた事実であり、そのためできるだけ信頼性の高い海洋モデルを構築する事は、海洋学を越えて広く気候研究に携わる研究者全体の重要な関心事となっています。現在までにこの分野で蓄積された知見によると、高解像度の海洋モデルがシミュレーションで再現する場は、現実の場を良く再現していてその利用価値は高い事が示されています。特に観測データの量が少ない海洋関連の気候研究にあっては、信頼性の高いシミュレーションは既存のデータが示す情報を踏まえた上での更なる統一的かつ矛盾の無い海の全体像を理解する為の有用な研究手法の基盤を成すものと言えます。

最近の研究によると、西岸境界流や中規模渦の活動を現実的に再現する為には、モデル内で設定する水平方向の計算格子点間隔は10 kmより小さい事が示唆されています。ここでは、地球シミュレータを用いた全球海洋渦解像シミュレーションで再現された、表層近くで卓越する幾つかの地域特性に深く関連した場の良い再現性を示す事で高解像度シミュレーションの有用性をアピールします。

海洋モデル

米国海洋大気局 (NOAA) の地球流体力学研究所 (GFDL) で開発され世界標準のモデルとなっている MOM 3 を、地球シミュレータ用に最適並列化したコード OFES (OGCM for the Earth Simulator) を開発しました。

出力結果の数例

海面高度の変動

図1. 海面高度のRMS変動。（左）人工衛星海面高度計による観測結果。（右）シミュレーション結果。
赤道不安定波

Quick Time (2.9MB)

MPEG (2.7MB)

図2. 熱帯太平洋における海面水温の瞬間値。
海面水温および水温に反映された西岸境界流の流軸


図3. （左）黒潮域および（右）湾流域における海面水温の瞬間値。

赤道太平洋における温度躍層の構造


図4. （左）ハワイ-タヒチ間の 0–400 m における、1979年4月から1980年3月までの平均東西地衡流速 [cm s^-1]、平均水温 [°C] と平均塩分 [psu]。Wyrtki and Kilonsky [1984] より引用。（右）シミュレーション50年目の155°Wに沿った年平均場。

このシミュレーションに関連した論文

Masumoto Y., H. Sasaki, T. Kagimoto, N. Komori, A. Ishida, Y. Sasai, T.Miyama, T. Motoi, H. Mitsudera, K. Takahashi, H. Sakuma, and T.Yamagata, 2004: A Fifty-Year Eddy-Resolving Simulation of the World
Ocean - Preliminary Outcomes of OFES (OGCM for the Earth Simulator)-, J.Earth Sim., 1, 35-56.
佐久間弘文, 2003: 海洋における乱流—地球シミュレータによる世界初の全球高解像度50年積分—. パリティ, 18 (02), 41–47.
Sakuma, H., H. Sasaki, K. Takahashi, T. Kagimoto, T. Yamagata, and T. Sato, 2003: Global Eddy-resolving simulation by the Earth Simulator: Brief report on the first run. Recent Advances in Marine Science and Technology 2002..
Sakuma, H., H. Sasaki, K. Takahashi, Y. Tsuda, M. Kanazawa, S. Kitawaki, T. Kagimoto, and T. Sato, 2003: Accomplishment of fifty-years-long global eddy-resolving simulation by the Earth Simulator. NEC Research & Development, 44 (1), 104–108.
Takahashi, K., Y. Tsuda, M. Kanazawa, S. Kitawaki, H. Sasaki, and T. Sato, 2003: Parallel architecture and its performance of Oceanic Global Circulation Model based on MOM3 to be run on the Earth Simulator. in Parallel Computational Fluid Dynamics — New Frontiers and Multi-Disciplinary Applications, K. Matsuno et al. (Editors), pp. 101–108, Elsevier.

発表

Kagimoto, T., H. Sasaki, Y. Masumoto, A. Ishida, N. Komori, K. Takahashi, Y. Sasai, Y. Yamanaka, H. Sakuma, and T. Yamagata, 2002: Eddy-resolving simulation in the world ocean. Part III: Comparison with the WOCE hydrographic observations. JOS 2002 Fall Meeting, Sapporo, Hokkaido, Japan, October 2002.
Komori, N., H. Sasaki, K. Takahashi, T. Kagimoto, Y. Masumoto, A. Ishida, Y. Sasai, T. Motoi, S. Masuda, Y. Yamanaka, K. Komine, R. Jung, H. Sakuma, and T. Sato, 2002: Eddy-resolving simulation in the world ocean. Part II: Regional features of surface circulations. JOS 2002 Fall Meeting, Sapporo, Hokkaido, Japan, October 2002.
Sasaki, H., T. Kagimoto, N. Komori, K. Takahashi, Y. Masumoto, Y. Tsuda, M. Kanazawa, A. Ishida, Y. Sasai, K. Komine, R. Jung, Y. Yamanaka, S. Masuda, T. Motoi, M. Kitawaki, H. Sakuma, T. Yamagata, and T. Sato, 2002: Eddy-resolving simulation of the world ocean circulation —Fifty years integration on the Earth Simulator—. WOCE Final Conference, San Antonio, Texas, U.S.A., November 2002.
Sasaki, H., K. Takahashi, N. Komori, T. Kagimoto, Y. Masumoto, Y. Tsuda, M. Kanazawa, A. Ishida, Y. Sasai, K. Komine, R. Jung, Y. Yamanaka, S. Masuda, T. Motoi, M. Kitawaki, H. Sakuma, and T. Sato, 2002: Eddy-resolving simulation in the world ocean. Part I: Accomplishment of fifty-year time-integration on the Earth Simulator. JOS 2002 Fall Meeting, Sapporo, Hokkaido, Japan, October 2002.
Takahashi, K., M. Kanazawa, Y. Tsuda, M. Kitawaki, H. Sasaki, T. Kagimoto, Y. Masumoto, H. Sakuma, and T. Yamagata: Computational performance and preliminary physical validations of eddy-resolving simulation on the Earth Simulator. AGU 2002 Spring Meeting, May 2002.
野中正見、佐々木英治、鍵本崇、謝尚平、OFESグループ; 南太平洋東部亜熱帯モード水の分布と形成—数値的研究—, 2003年度日本海洋学会秋季大会, 2003年9月.
笹井義一、石田明生、山中康裕、佐々木英治、升本順夫、鍵本崇；渦解像モデルを用いたフロンシミュレーション, 2003年度日本海洋学会秋季大会, 2003年9月.