世界のスーパーコンピュータとそれを動かす人々


1月 4, 2021

核戦争の気候への影響を調べるエクサスケール気候モデル

HPCwire Japan

Oliver Peckham

多くの場合、私たちはグローバルな危機を個別に調査する傾向があるが、それらは互いに驚くべきフィードバック効果をもたらすことがある。例えば、COVID-19パンデミックは世界的に排出量をわずかに減少させたが、気候変動の専門家は、在宅勤務の長期化が排出量の軌道に与える影響を検証している。現在、ローレンスリバモア国立研究所(LLNL)の研究者たちは、スーパーコンピューティングを使って、限定的な核戦争が気候変動に与える影響を調べている。

研究者らは、インドとパキスタンの間で15キロトンの核兵器100発(広島に投下された「リトルボーイ」とほぼ同じトン数)が交換されるシナリオを検討した。核兵器を保有するインドとパキスタンの軍事的緊張は、これまでに何度も核戦争への危機をもたらしてきた。

研究者たちは、2つの忠実度の高いモデルを用いて、特定の核爆発現場における燃料の存在率、結果として生じる火災からの噴煙の特徴、エアロゾルの特性など、さまざまな新しい要因を考慮に入れた。これにより、研究者たちは、このような核交換に伴う火災が地球の気候にどのような影響を与えるかについての理解を深めることができた。

「我々の研究の新しい側面の一つは、爆発とその後の火災の場所で利用可能な燃料の量の違いによる気候の影響の依存性を調べたことです」と、研究を主導したLLNLの機械エンジニア、Katie Lundquistは述べている。

「これまでの研究では、地域的な核兵器交換による地球の気候への影響について、結論が出ていませんでした」と、本研究の共著者でLLNLの米国大気放出勧告センター(NARAC)のリーダーであるLee Glascoeは付け加えた。

シミュレーションを実行するために、研究者たちはまず、核火災からの黒炭素排出をシミュレートするために、気象研究予測(WRF)モデルを使用しました。その後、WRFモデルの結果は、今後のエクサスケールスーパーコンピューターへのスケーリングを目的として2018年に導入された完全結合型の高解像度気候システムであるEnergy Exascale Earth System Model(E3SM)にプラグインされた。

「私たちのシミュレーションでは、100回の同時火災による煙が、他のモデルで予測された8年から15年ではなく、約4年間、日光を遮ることを示しています」と研究者たちは論文に書いている。「さらに、火災の世界的な影響は、燃料の入手可能性と消費に敏感であり、インドとパキスタンの都市では不確実な要素であることを示しています。」

研究の結論に加えて、研究自体の構造が特別意味を持っていた。

「この論文は、燃料密度や火災強度などの多くの局所的なプロセスが、世界的な結果を左右する可能性があることを浮き彫りにしています」とGlascoeは述べた。「この共同研究には意義があります。我々は、NARACが得意とする局所的な気象主導のイベントと、気候プログラムが得意とする地球規模の気候主導のイベントを組み合わせたのです。」