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2016年01月28日

国立大学法人东北大学(所在地：日本宫城县仙台市，校长：里见进，以下简称东北大学)与株式会社富士通研究所(所在地：日本神奈川县川崎市，社长：佐相秀幸，以下简称富士通研究所)，基于东北大学现有的海啸仿真模型TUNAMI-N2（注1）(已在国际上广泛使用)，合作开发了可运行于超级计算机的高分辨率海啸模型。在本次合作研究中，东北大学灾害科学国际研究所(所长：今村文彦)针对高分辨率计算进行模型配置，富士通研究所成功研发了高效并行化的方法。

背景

2011年东日本大地震后，为提高海啸灾害的防灾减灾能力，日本近海内加强了海啸监测网的配置，监测网采取大范围、高密度的形式。另外，为使监测数据得到充分利用，研究人员也在积极研究开发更精细的实时海啸预警分析方法。

课题

海啸灾害来临时，气象局会发布海啸到达沿岸的时间与海啸浪高，除此之外，实时提供洪峰预测信息在防灾对策中也十分重要。东北大学与富士通研究所以此为目标，从2014年开始进行合作研究。海啸的洪峰仿真模拟现被广泛使用，以洪灾预测图为代表，它已成为防灾活动中的一项重要工具。但是该模拟仿真需要用非线性方程进行解答，计算量大，十分耗时，因此一般无法实现实时分析。

研究概要

文部科学省正在推动HPCI战略项目第3领域“地球灾害的防灾减灾预测”（注2）的相关研究，在其研究课题“关于提高海啸预警精度的研究”(课题负责人：今村文彦，课题编号：hp140222)中，利用此次开发的并行海啸模型，充分利用超级计算机“京”（注3）的计算能力进行高效并行计算，并对洪峰实时分析的可能性做出了验证。

此次以东日本大地震的海啸作为对象进行验证，试验小组从当时的监测数据推测出海啸波源，使用该波源模型进行洪峰仿真模拟试验。此次验证为了重现海啸洪峰的动态细节，试验小组使用了高分辨率的地形数据，将仙台市南北约10公里的临海区域用5米的分辨率建模。

效果

仙台市的洪峰预警模拟仿真本需要2小时，该试验结果显示只需要2分钟即可完成。在工作站上进行相同的计算则需要数天时间。即使包括从数据监测到海啸波源分析，最短也只需约10分钟的时间就可提供洪峰预警信息。东日本大地震中海啸实际到达仙台市的时间为地震后1小时，与其相比时间短了许多。

另外，此次基于高分辨率分析，试验小组重现了东日本大地震海啸时的实际场景。例如仙台东部道路堤坝阻拦海啸的场景，海啸从道路下方的通道穿过的场景等。通过高分辨率实时分析，提前告知人们灾害的具体情形，可望实现更有效的避难措施。例如，图1显示了海啸的预计到达时间，图2显示了基于统计信息某特定区域内房屋倒塌的概率。图1图2的预测均由此次开发的海啸模型提供。

今后

东北大学和富士通研究所，设想将该技术用于可能发生的震源范围更广的南海海沟大地震，并继续验证其有效性。在此基础上，通过对特定区域进行精细的海啸预测，提高地方政府或沿海地区企业的海啸防灾能力。

注释

注1 TUNAMI-N2：

在东北大学与联合国教科文组织(UNESCO)、国际大地测量学与地球物理学联合会从1991年开始合作实施的国际项目TIME(Tsunami Inundation Modeling Exchange)中，提供的数值分析模型“Tohoku University Numerical Analysis Model for Inundation(TUNAMI)”，N2表示洪峰分析等模型。

注2 HPCI战略项目第3领域“地球灾害的防灾减灾预测”：

由日本独立行政法人“海洋研究开发机构”领导的，以“全球气候变暖时的台风趋势预测与集中性暴雨的预测验证、以及下一代地震预测图的基础构建与提高海啸预警精度”为战略目标的项目。

注3 超级计算机“京”：

日本独立行政法人理化学研究所与富士通株式会社合作开发的超级计算机。安装于理化学研究所计算科学研究机构中(所在地：日本兵库县神户市)。