オーストラリアのスーパーコンピュータ、棚氷の融解を解明

Oliver Peckham

気候変動によって予想される海面上昇の事実上すべては、海面上で快適に静止している巨大な氷床や氷河の融解に起因するものである。しかし、この融解プロセスを導く力は大まかにしか理解されておらず、その結果、将来の海面上昇の予測には大きな不確実性が残っている。現在、メルボルン大学とタスマニア大学の研究者たちは、これらの氷塊がどのようにして地球規模の海面変動につながるのかを正確に理解するために、スーパーコンピューティングの能力を活用している。

研究者たちは、南極大陸最大であり18万平方マイル以上、高さは数百メートルのロス棚氷に影響を与えるプロセスに焦点を当てた。研究チームは、高解像度のラージエディシミュレーションを用いて、ロス棚氷の下の複雑な海洋状況を再現した。

このシミュレーションを実行するためにはスーパーコンピュータのリソースが必要だったが、研究者たちは、オーストラリア大陸最大の研究用スーパーコンピュータ施設であるオーストラリアのNational Computational Infrastructure（NCI）を利用した。NCI AustraliaにはGadiスーパーコンピュータがあり、3,024台のコンピュートノード（それぞれにデュアルIntel Xeon “Cascade Lake” CPUを搭載）、160台のGPUノード（それぞれに4台のNvidia V100 GPUを搭載）、567 TBのメモリ、9.3 Linpackペタフロップスのスーパーコンピューティングパワーを誇り、最新のTop500リストで27位にランクインしている。

「スーパーコンピュータによるシミュレーションにより、これらの遠隔地の環境をバーチャルに研究することができ、時間の経過とともに地球を形づくる大規模な物理的な力の理解を深めることができます」と、オーストラリア南極観測局の氷河学者で主任研究員のGalton-Fenziは述べている。そして実際、シミュレーションの結果は驚くべきものだった。それは、多くの研究者が過去に疑っていたように、棚の下の大規模な水流が融解プロセスの主な原因とは限らないことを示していたのだ。それよりむしろ、主な原因は二重拡散性対流であり、隣接する2つの水層の熱と塩分の拡散速度が異なることで、水層同士が複雑な方法で活発に混ざり合い始めたのだ。（シミュレーションされたプロセスの可視化を見るには、ここをクリックしてください。）

「スーパーコンピュータによるモデリングを用いて、二重拡散性対流が発生していることがわかりました。これは、冷たくて新鮮な水が暖かくて塩分の多い海の上に置かれている、氷棚の下の独特の海の条件に起因しています」とメルボルン大学機械工学科の上級講師であるBishakhdatta Gayenは説明した。

「これは実は気候モデルのパズルの中でも非常に重要な部分なのです。なぜなら、最終的に、海面上昇を促す基本的な力を理解するのに役立つからです」とGayenは述べた。

この研究を論じた論文は、Galton-Fenzi、 Gayen、 Madelaine Gamble Rosevear,の3人によって執筆され、PNASの2021年2月号に掲載されている。