委員会報告

日本伝熱学会特定推進研究推進課題報告書
Report of Specific Promotion Researches
in Heat Transfer Society of Japan
特定推進研究企画委員会
花村 克悟（委員長・東京工業大学）
吉田 英生（京都大学），中山 恒（名誉会員）
Specific Promotion Research Planning Committee
Katsunori HANAMURA (Chairperson, Tokyo Inst. Tech.)
Hideo Yoshida (Kyoto University)
Wataru NAKAYAMA (Honorary member)
1. はじめに研究者の長年の努力により相当な精緻化が図られ，2012年に日本伝熱学会に設置されました特定推

そのごく短いタイムスケールへの応用ともいえる

進研究企画委員会は，我が国の抱える科学技術的課

日常の気象予報では精度よい予測が可能となって題への対応や今後の発展に寄与すると考えられる

いることは日々実感することでもあるが，何十年と研究開発課題を選定し，課題ごとに研究グループをいうタイムスケールでの地球全体の物質およびエ設置して検討を進めてまいりました．特定推進研究

ネルギー収支予測の精度については，科学的に不明課題として現在までに10件の課題が選定されていな点も少なくない．

ます．このたび「気候モデルにおける重要要素に関機械系に軸足を置く本会の大部分の会員の研究する基礎的検討と非専門家への翻訳，さらにその予対象と比較すると，そのスケールと複雑さの相違は測精度の評価に向けた検討会」（主査：吉田英生，京著しいが，現象の各要素や素過程はまさに本会会員

都大学）および「将来世代コンピュータのための超の専門とするところでもある．そこで，気象学者に長マイクロチャンネル冷却」（主査：中山恒，名誉会

その検討を全面的に任せるのではなく，本会会員の員）の２課題につきまして最終報告が提出されまし視点から中立的な第三者としてメスを入れることた．以下にこの課題のエグゼクティブサマリーを記は非常に重要であると考えられる．とはいっても，載し，会員の皆様に検討結果の概要を紹介いたしま

専門家自身にとっても困難な検討を本会員がいきす．

なり試みることが容易でないのは明白である．そこで，本研究の第一段階では本会委員が比較的取り組みやすいと考えられる要素に絞り込んで検討を行

2.「気候モデルにおける重要要素に関する基礎的検うことにした．

討と非専門家への翻訳，さらにその予測精度の評委員としては本会から主査の他に桑原不二朗（静価に向けた検討会」HTSJ-FY2017-05

岡大学），富村寿夫（熊本大学），村田章（東京農工

主査：吉田英生（京都大学）大学），吉田篤正（大阪府立大学），さらにアドバイ

sakura@hideoyoshida.com
The Intergovernmental Panel on Climate Change（以ザー的な役割として外部から草野完也（名古屋大下IPCC）のFifth Assessment Report（AR5）が2013年学），江守正多（国立環境研究所），増田耕一（海洋9月から発行されており，化石燃料の大量消費に伴研究開発機構），大西領（海洋研究開発機）の諸氏にって増加した大気中の二酸化炭素等により地球がお願いし委員会出発時の助言をいただいた（以上敬

温暖化していることはほぼ確実と言われている．こ称略）．のIPCCの論拠の重要な柱となっている気候モデル

2013年5月1日のキックオフミーティングで意見は，太陽からのふく射をエネルギー源として，地球交換の結果，まず表1に示すような気候モデルにおの海洋・大陸・大気中におけるさまざまな熱物質輸ける検討要素マトリックス（諸物理化学課程の整理）送過程をモデル化して総合した極めて複雑な数値を作成した．そして，これらの要素を検討するためシミュレーションコードである．気候モデルは気象の気候モデルとして，東京大学気候システム研究セ伝熱20XX 年 XX 月

-1-

J. HTSJ, Vol. XX, No. XXX

委員会報告表1

気候モデルにおける検討要素マトリックス（諸物理化学過程の整理）

連続・運動eq

エネル
ギーeq

大気圏外側に到達するエネルギーの時空間（季節・緯度）変化（＋大気圏放射パスの変更）
大気中放射
降雨（雪）eq
水蒸気eq 雲粒eq
（各種成分分布）各種アル 各種拡散
蒸発
絶対温度
ベド係数

連続・運動eq

エネル
ギーeq

塩分eq

太陽
大気
気液界面
海洋
大陸界面・他河川による輸送

蒸発

浸透吸収

表2

エアロゾル
放射

その他
１

その他
２

反射

数値計算手法・
質量・エネ
外的条件 外的条件
空間分解 時間分解
各種アル 各種拡散
絶対温度 一定での 一定での結果の基礎的
ルギーバ
能
能
ベド係数
チェック
ランス
時間平均 長期振動

ンターと国立環境研究所の共同により1995年に開雲放射

全球 3 次元大気大循環モデルの概要

発された全球3次元大気大循環モデル（表2）を対象方程式系

全球プリミティブ方程式系とすることとした．このモデルはいささか古いもの

予報変数

風速，温度，地表気圧，比湿，雲水量の，海洋とのカップリングや二酸化炭素循環は考慮

水平離散化

スペクトル変換法

せず，これらを境界条件として所与のものとするも鉛直離散化

s系 (Arakawa and Suarez, 1983)のであるため，気候モデルの骨格を理解する入口と放射2ストリームDOM/adding法 (Nakajima and Tanaka, 1986)

しては好適であるとの判断からであった．

雲過程

雲水予報 (Le Treut and Li, 1991)

本会の委員5名はこのマニュアル（第1章 モデル

積雲対流

簡略化Arakawa-Schubertスキームの概要，第2章 力学過程，第3章 物理過程）を読み

鉛直拡散

Mellor and Yamada (1974) level 2

解く作業を開始し，その中間報告は2015年6月3日に地表fluxLouis (1979) バルク式，Miller et al. (1992) の対流効果

福岡で開催された日本伝熱シンポジウム特別セッ

地表面過程

多層熱伝導，バケツモデルションで行った．

重力波抵抗

McFarlane (1987)

これらの活動を通じて，気候モデルの根本となる最先端のスーパーコンピュータの開発は科学技術

素過程とこれらをマクロスケール（全球）解析に適政策からの要請や国威発揚といった要素のみなら合させるためのモデル化，さらに，モデル検証の難ず産業政策や社会保障等にも強く影響をもたらししさをあらためて提示するに至った．様々な時空間スケールを対象とした気候モデルの構築と検証は，本会会員にとって挑戦的な課題であり，学術分野をえるべき課題として計算機が占めるスペースと消が求められるものである．そのため，本会において費する電力の制約が深刻となっている．

は外部から複数の委員に参画をいただいた．もとよ伝熱研究はこれまでもスーパーコンピュータや大り大きな課題ではあるが，基盤作りをした段階で本型汎用計算機などの高性能電子機器開発の歴史に研究をひとまず終了させていただく次第である．

おいて高性能な冷却技術の提供を通じて大きな貢献を果たしてきたが，現状のスーパーコンピュータ

3.「将来世代コンピュータのための超長マイクロチ開発においても同様のパラダイムを引きずっていャンネル冷却」HTSJ-FY2017-07

る側面は否めず，スペースや消費電力の課題解決の査：中山恒（名誉会員）

ために新たなスペースと消費電力を必要とするよ

WatNAKAYAMA@aol.com

うな方向性となっている．

日本伝熱学界特定推進研究「将来世代コンピュー一方で，情報処理系の進化のベクトルを様々な計タのための超長マイクロチャンネル冷却」では，当算機のデータについて，エネルギー効率‐体積効率

該テーマに関する最新の研究動向を入手しつつ，メのグラフにプロットすると生体の脳を目指していンバー内で共同研究を進めるとともに，産業界と学会の専門家を招聘し６回の委員会を開催してきた．

伝熱20XX 年 XX 月

いるが，いわゆる Exa-scale あら Zeta-scale,更にその先の処理性能向上へのシナリオを描く上で乗り越横断した研究者間の連携による長期的な取り組み

主得ることから国策としても取り組む課題となって-2-ると云う興味深い指摘がある．これは計算機技術が意図せずして辿ってきた途である．しかしながら，J. HTSJ, Vol. XX, No. XXX

委員会報告現状，Peta-scale と Exa-scale の間に非常に高い壁がレートするための解析ツールの研究，データセンタあって，これを乗り越えなければならないようであーの省エネルギーを促進する研究に加えて，本提案る．

は未知の技術展開に関するものであることから，特こうした中，スーパーコンピュータの開発が定推進研究テーマとして認可された当初，研究の中様々な分野の専門知識にまたがることを踏まえ，伝身よりも次のステップを描くようにとの但し書き

熱の観点からこの課題を再考するにあたり，本特定が添えられたことを踏まえ，今後取り組むべき課題推進研究テーマとして「将来世代コンピュータのたの抽出を行った．

め の 超 長 マ イ ク ロ チ ャ ン ネ ル (Very Long Micro-

従来からのパラダイムの延長線上での研究開発でchannel, VLMC)冷却」を提案する．ここでは，従来なく，課題をシステム的に捉えなおすことで導出さの熱抵抗低減を目的としたマイクロチャンネルとれた VLMC の概念を嚆矢として，スーパーコンピュは異なり，上記要請から齎されるものである．

ータ開発に係る伝熱の取り組みを今後へと展開す

具体的な検討項目として，VLMC サンプル製作法べきである．と伝熱性能に関する研究，VLMC 内熱伝達をシミュ

図1

伝熱20XX 年 XX 月

３次元システムでの予測例-3-

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