佐藤正樹教授スーパー台風やゲリラ豪雨など、かつて存在しなかった気象現象を目の当たりにするようになった昨今。佐藤正樹教授に話を伺った。INDEXスパコンの能力で温暖化の影響も明らかに?小さな気象現象の再現が全球モデル高度化のカギ無限に思える地球のエネルギーも実は有限?スパコンの能力で温暖化の影響も明らかに?「われわれが今まで経験したことのない気象現象が起きているという事実は、地球環境変化の影響といっていいと思います。気象予測の現状について次のように語ってくれた。シミュレーターにCO2の排出量が少なかった産業革命前の大気を初期値として入力。1年間における集中豪雨の発生頻度や降雨量などを現在の状況と比べてみる。すると温暖化の影響がどれほどあるのかが確率的に分かるのだという。雨や風、気圧の変化など地球にある大気の動きをコンピューターの仮想空間上でいかに正確に再現するか。それが佐藤教授の研究内容だ。風速や気圧、気温や湿度など観測機器で得た数値を基に、物理法則に従いその変化量を計算し、将来の気象を予測する方法を「数値予報」という。日本では1950年代後半から気象庁が採用を開始し、現代の天気予報では欠かせない技術になった。スーパーコンピューター(いわゆるスパコン)による計算能力の飛躍的進化が、より複雑で高精度な数値予測を実現。前述したような長いスパン、かつ地球規模の複雑なシミュレートまでが可能になったというわけだ。現代の数値予報ではアンサンブル予報が使われている。よる「日本での数値予報は、気象庁が長年リードしてきました。2002年に海洋研究開発機構のスーパーコンピューター<地球シミュレーター>、2012年に理化学研究所のスーパーコンピューター<京>が完成したことで、現業の気象機関よりも格段に高解像度の先進的な取り組みを行えるようになりました。数値予報における近年のトピックですね」およそ100年前、イギリスの気象学者ルイス・フライ・リチャードソンが6時間後の天気予報を手計算で1カ月以上かけて行ったのが始まりといわれる数値予報。コンピューターによる予測が始まったのも戦後になってからであり、近年、進化が顕著な研究分野の一つだ。小さな気象現象の再現が全球モデル高度化のカギ数値予報の精度はコンピューターの計算能力に依存する部分が大きく、規模の大きなシミュレーションを行うには<京>のような最高峰のスペックを持つスーパーコンピューターが必須だ。最近では<京>をさらに上回る“ポスト<京>”の開発が期待されているが、完成後の運用を速やかに行うため、ハードウェア開発と共にソフトウェア開発も同時に進める必要がある。(JAMSTEC)・理化学研究所などと共に研究を進めている。「私たちの主な研究対象は“大気大循環”と呼ばれる、地球全体の大気の動きです。空間的にも時間的にもスケールの大きな研究ですが、だからといって細かな範囲の気象現象は大ざっぱでいいというわけではありません。数値予報を行うためのシミュレートモデルでは、地球表面上の大気を“メッシュ”と呼ばれる細かな格子に分けて観測データを反映、未来における気象状況の変化を予想する(天気予報で耳にする「メッシュ予報」と同形式のもの)。従来モデルでは緯度経度に基づきメッシュを区切っていたが、それでは赤道付近と南・北極付近で単位面積に差が生じてしまう。全球雲解像モデル「NICAM」を用いたシミュレート動画の一例。水平解像度870mという細かなメッシュで台風を捉え、台風の目まで精密に表現されている宮本佳明他(2013)の計算結果をVAPORを用いて描画、吉田龍二氏によるそこで佐藤教授らは、正三角形で構成される正二十面体の全球雲解像モデル「NICAM」(ニッカム)を開発。5km以下の細かなメッシュで大気を分割し、より精密な解析を可能にした。宮本佳明他(2013)の計算結果をVAPORを用いて描画、吉田龍二氏による2015年には、このモデルを使って台風発生の2週間前予測が可能であることを実証するなど、開発スタートから十数年を経た現在でも改良が重ねられ、最先端の数値予報モデルとして活用されている。「デモンストレーションをお見せしましょう」そう言って佐藤教授が研究室の大きなディスプレーに映し出したのは、NICAMで地球全体を俯瞰した、約1カ月分のシミュレーション動画だ。間違えないでいただきたい。これは現実に起きた事象ではなく、あくまで初期入力値からの計算によって生み出されたシミュレーションである。した予測結果が、現実の観測結果とぴったり合致するケースは決して少なくないという。非静力学モデルとは、鉛直方向の対流を正確に表現できるモデルのことで、雲の動きなどメソスケールの気象現象をリアルに表現するには必須の要素となる。NICAMは、そうした表現精度の高い格子で地球全体を覆い、加えて時間の区切れなく連続的にシミュレートできるモデルなのだ。無限に思える地球のエネルギーも実は有限?では今後、温暖化がさらに進行すると気象はどう変わるのだろうか。ストレートに疑問をぶつけてみた。「一概にこう変わる、というのは難しいのですが、多くの気象現象は温暖化の影響により“強くなる”ということは予測できます。wetter”などと呼んでいますが、『雨が降る所ではより強く降り、乾燥する所はより乾燥する。台風についても、より規模が大きく、風や雨も強くなるだろう』と予想されています。一方で発生頻度については、私たちの予測では少なくなるとのシミュレーション結果が出ています。温暖化が進むと、発生頻度は少ないが、より強力な台風が来襲する可能性がある、ということですね」より強い台風が発生するが、発生頻度は下がる──。温暖化によって台風がどんどん発生するのでは?と考えていた(なんとなくではあるが)ところ、なんとも意外な答えが返ってきた。この点についてはまだ研究者の間でも意見が分かれているそうだ。「頻度については今、盛んに議論されているところで、他国の研究者には増えると言っている人もいます。地球全体のエネルギー収支を考えると、規模の大きな台風が頻発するとは考えにくい。三浦裕亮他(2007)による言うまでもなく、あらゆる気象現象は太陽をエネルギー源としている。光が熱に、熱が気象現象という運動に変換され、収束したり発散したりしながらバランスが取られている。あるならば、スーパー台風のように大きな気象現象の発生はそれだけエネルギーの消費量が大きく、発生数が制約されるはず、と佐藤教授は考えている。台風や低気圧の強度が大きくなるということは、上陸したときの被害もその分大きくなるわけだが、そこで佐藤教授の研究が生きてくる。スーパーコンピューターの計算能力を使って、そうした極端現象の発生をいち早く察知できれば、襲来までのリードタイムを稼ぐことで被害を最小限に抑えることも可能だろう。それは“ポスト<京>”時代の気象予測に期待されている性能の一つでもある。「ゲリラ豪雨は強い雨が突然降るから怖いのであって、事前に分かっていればゲリラではなくなります。気象予測には大気モデルだけでなく、海洋モデルとの結合がカギとなる宮川知己他(2017)によるわれわれが普段目にする天気予報に、佐藤教授が研究を進める高度なシミュレーション技術が適用されるのはまだ少し先のことになるだろう。最先端の研究が広く影響を与え、気象予測全体をベースアップすることは十分に期待できる。最後に、佐藤教授は気象予測の未来について、次のように語ってくれた。「台風など、構造や発生要因が未解明な気象現象はまだまだ多く、それを研究することは研究者にとって興味の対象のみならず、科学的にも社会的にも意義があります。システム研究員となる。