理化学研究所 計算科学研究センター

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OVERVIEW 計算科学研究機構とは

総合防災・減災研究チーム

地震・津波・気象・河川・土砂災害の大規模数値シミュレーション

当研究チームは、神戸市や兵庫県内の実際の都市を対象に地震・津波と豪雨などの極端気象現象、河川災害や土砂災害といった災害やそれらの複合災害の大規模数値シミュレーション手法の開発と実施を行うことを目的としている。

実際の都市を対象にした数値計算を行うためには実際の都市のようすを数値や数式にする必要がある。それを数値都市構造モデルと呼ぶ。都市は設計図がある建物や橋だけでなく、地面の下で長い年月をかけて構成された上下水道・地下鉄・地下街などのインフラ施設から成り立っている。このような複雑な都市の状況を数値構造モデルとして再現するための手法を開発している。

また、地盤の状況は複雑で、液状化や斜面での土砂災害といった地盤災害を数値計算にすることは困難だった。当研究チームは、地盤工学分野でも新しい解析手法の開発を通して大規模計算に挑戦している。

これらの先端的技術を組み合わせて、多数の震源や種類の異なる気象状況を考慮したマルチシナリオシミュレーションや、地震・津波の後の台風襲来などの複合型災害のシミュレーションによって想定外のない災害シミュレーションに挑戦している。さらに、数値シミュレーションの成果が防災・減災に役立つよう、「行政と科学」の橋渡しとなることをめざしている。

おもな研究成果

大規模シミュレーションに基づく次世代ハザードマップの作成
当研究チームでは、大規模数値シミュレーションに基づき、兵庫県内の4 都市の南海トラフ地震に対する次世代ハザードマップを作成した。従来のハザードマップは、想定される南海トラフの地震動に対して得られる震度などから単純な数値シミュレーション手法と経験式を用いて計算された結果であった。しかし、次世代ハザードマップは、地震動が地盤を通過する際の伝搬および増幅過程を取り込み、また、都市を構成する建物の応答過程を経験的ではなく物理的に解くことによってつくられている。すなわち、従来は計算対象外であった地震波の伝搬や応答といった素過程を詳細に取り込んでいるので、地震の規模に対応して被害の規模を予測するフラジリティ曲線(fragility curve)そのものを陽に計算していることになる。

次世代ハザードマップのもととなっている数値シミュレーションには二つの特筆すべき科学的進捗が含まれている。一つは、「京」だからこそ可能になった大規模な都市まるごとの数値シミュレーションである。100km2 の都市の地盤や構造を一体的に解くために「京」のフル性能を駆使して計算を行っている。この成果によって、高性能計算の権威ある賞であるゴードン・ベル賞のファイナリストに選ばれた。もう一つは、実在の建物を数値シミュレーションに取り込むために数値化・数式化する手法である。GIS データや行政データは数値シミュレーションに必要な形態をもっているわけではないので、詳細な数値シミュレーションに必要な建物の柱の数や壁や床の厚さといった情報を生成する手法を開発している。

数値都市構造モデル

チームリーダー大石哲

チームリーダー
大石 哲(おおいし さとる)

略歴: 詳細を見る
1991
京都大学工学部土木工学科卒業
1993
京都大学大学院工学研究科修士課程土木工学専攻修了
1993
京都大学防災研究所助手
2000
山梨大学助教授(2007年より准教授)
2009
神戸大学教授
2016
神戸大学都市安全研究センター長
2017
AICS総合防災・減災研究チーム チームリーダー(現職)
アニュアルレポートRIKEN AICS Annual Report
FY2015
(PDF 5.64MB)
FY2014
(PDF 2.15MB)
FY2013
(PDF 6.50MB)
FY2012
(PDF 973KB)