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気候変動

気候変動と戦うスーパーコンピューティング

Intel Core i7
第 2 世代インテル® Xeon® スケーラブル プロセッサーまで対応

読了目安時間: 4分間


ClimEx は、世界中の異常気象の非常に正確なシミュレーションを開発しました。 ClimEx モデルにより、科学者は気象現象のタイミングと経路をより高速かつ正確に予測できます。  

2019 年の春、カナダの東部地域で大洪水が発生しました。 車道は川となりました。 数千人が避難し、その後家に戻ってみると家は泥だらけで水浸しとなっていました。 研究者たちは、この気象現象を「100 年洪水」と呼んでいました。つまり、このような災害は毎年発生する確率が 1% に過ぎないという意味です。 しかし、気候変動に悩まされている世界では、この統計はすぐに意味がなくなる可能性があります。 ちょうど 2 年前にも、同じ洪水多発地域は「100 年洪水」に見舞われていたのです。

科学者たちは、気候変動が引き続き地球温暖化を進め、気象パターンを混乱させるにつれて、壊滅的な洪水がもっと当たり前になってくると予測しています。 2017 年と 2019 年に起こったカナダでの洪水は、急激な気温の上昇と春の大規模な吹雪が引き金となって起こりました。この2 つの要因は、気候の温暖化によって悪化すると考えられていました。

近年の主要な洪水災害によって、研究者も政治家も一様に災害対策の再調整に乗り出しました。 一部のコミュニティで洪水が起こるのが当たり前となる場合、災害による破壊を未然に和らげることはできるのでしょうか。

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その最初のステップは計画を立てることです。そのためには、こういった極端な洪水がいつどこで発生するか、理論に基づいた予測が必要となります。 気候変動と水文学的異常気象プロジェクト (ClimEx) はまさにその予測を立てる試みです。 このプロジェクトにおいて、ケベック州とバイエルン州で未来に起こりうる壊滅的な洪水の進路と凶暴性を予測およびシミュレートできる非常に正確なモデルが開発されました。

ClimEx は、気象研究と水管理の実践を統合する協同企業体です。 この企業体は、カナダのケベック州とドイツのバイエルン州にあるスーパーコンピューティング施設、大学、政府機関間のコラボレーションであり、ライプニッツ・レヒェンツェントラム研究センター (LRZ) もその中に含まれています。

ClimEx には、大学教授、気象学者、政府機関の代表者など、50 以上の事業体が関与しています。 グループは各々その知見を発揮しています。 科学者が気象データを提供し、スーパーコンピューティングセンターがモデルを開発し、政府機関が調査結果を実装する計画を作成します。

このプロジェクトの最もユニークな側面は、強力な Lenovo スーパーコンピューターテクノロジーで気象シミュレーションを作成する方法です。これは、ミュンヘンのルートヴィヒ・マクシミリアン大学(LMU) の研究者が LRZ と密接に協力して取り組むタスクです。

スーパーコンピューティングとは、数千のシステムを連携して使用する、非常に複雑でデータ量の多い問題の処理を指します。 LRZ と LMU の研究チームは、膨大なスーパーコンピューティングリソースの力を活用することで、前例のない詳細さと精度の気象予測を作成できました。

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まず、ClimEx の研究者は、ケベック州とバイエルン州の数千の気象データと、各場所での気候変動の影響の予測をまとめました。 このデータは、スーパー MUC システムの1つで実行される高度なモデリングシステムに入力されました。 スーパー MUC-NG と呼ばれる最新のインストールは、Intel®Xeon® スケーラブルプロセッサを搭載した水冷式 Lenovo ThinkSystem SD650 サーバーのクラスター上に構築されています。

 

LRZ のスーパーコンピューターで実行されるシミュレーションは、テレビで気象学者の背後に投影される初歩的なグラフィックスよりもはるかに高度です。 ClimEx モデルにより、科学者たちは気象事象のタイミングと経路をより迅速かつ正確に予測できます。これは主に、シミュレーションの高い空間解像度と、一度に数千のデータポイントを分析する能力のおかげです。

 

バイエルンとケベックで約 50 のシミュレーションを実行した後、研究者は場所ごとに合計 7,500 年間の気候データを取得しました。 調査結果は厳しいものでした。

 

モデルが予測したのは、2080 年から 2099 年の間に、ヨーロッパの一部の地域で夏季に最大 8 °C の温度上昇、またケベックの一部で冬季に 12 °C 以上もの気温低下が起こるということでした。 モデルはまた、ケベックと中央ヨーロッパが夏にはもっと乾燥し、冬にはより湿度が高くなると予測しています。

 

ClimEx の研究者は、2017 年と 2019 年に開催された 2 つのシンポジウムで、バイエルン環境庁とケベック州の水上輸送専門センターの代表者にデータを提示しました。このデータをもとに両地域の政府は、自地域での洪水の影響をよりよく把握できるだけでなく、ダムの建設や洪水の影響を受けやすい地域での建設の禁止などを進めることができます。

 

重要なのは、これらのシミュレーションを実行するために開発されたアルゴリズムと気候変動テクノロジーは、ClimEx が調査した場所をはるかに超えて適用できるということです。 他の場所でモデリングシステムを適応させて自分の地域の気候予測を生成し、熱波や山火事などのさまざまな極端な気象災害の可能性を評価できるのです。

LRZ Servers
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実はここには興味深い皮肉な事実が存在します。 ClimEx プロジェクト内で開発された気候モデルのようなものは、破壊的な気候変動に備えるために不可欠なツールですが、スーパーコンピューティングセンターを実行するには膨大な量のエネルギーと資本が必要です。 一部のスーパーコンピューティングセンターでは、13,500 世帯に電力を供給するのに必要なエネルギーをほぼ年間使用しています。

 

しかし LRZ では、エネルギー排出量を削減するために革命的な手段を講じています。 2012 年、同センターはインテルと IBM の x86 部門 (後にLenovo Data Center Groupとなる) と提携し、ミュンヘン本社に最初の水冷 x86 クラスターを設置しました。 LRZ は、2018 年に最初の LenovoNeptune® ブランドのシステムを含み、水冷システムのバージョンアップを数回インストールしました。LenovoNeptune® テクノロジーは、LRZ の電力消費を最大 30% 削減し、年間約 140 万ユーロ節約しました 、それは 1 年間 3,650戸のドイツの家庭に電力を供給するのに十分な電力の節約になります。
 

Lenovo は、Smarter テクノロジーを開発するには、より環境に配慮する必要があると存分に理解しています。 Lenovo は、生産と製造から出荷とロジスティクスにいたるまで、ビジネスのあらゆる面で二酸化炭素排出量に対処するための措置を講じています。

 

2017 年度から 2018 年度だけで、Lenovo は事業全体でエネルギー効率化プロジェクトを実施し、可能な限り再生可能エネルギーソリューションを導入することにより、総エネルギー消費を 2.5% 以上削減しました。 直接的なエネルギー削減が技術的または経済的に実行可能でない場合、同社はエネルギー使用量のバランスを取るために再生可能エネルギー属性証明書とカーボンオフセットを購入します。

 

Lenovo の新製品の開発では、エネルギー効率が重要な役割を果たします。 そのさまざまな取り組みを踏まえて、Lenovo は最近、世界でトップ 100 の最も持続可能な企業の 1 つとして認められました。 気候変動が地球の温暖化を続け、人類に適応を強いるので、これからのイノベーションでは次のことを考慮する必要があります。 それは、未来です。


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