公立大学法人 兵庫県立大学大学院シミュレーション学研究科

島研究室
Shima Laboratory

雲のモデリングと非線形動力学

シミュレーションにより未来を予測するのに確固たる方法論がある訳ではありません.  特に, 要素還元的な手法の適用が困難な, 人間社会や生命現象といった複雑な系の未来予測はいまだ難しいです. 複雑系の未来予測に向け, モデリング方法, 計算手法, 観測データの扱いなど, 総合的な視点から研究を進めています。

研究分野: 非線形科学, 複雑系, 計算科学, 雲解像モデル, 超水滴法, 結合振動子系, 連結階層シミュレーション, データ同化
E-mail: , Tel/FAX: 078-303-1995


1.超水滴法に基づく高精度気象モデルの研究開発
現在の天気予報や気候変動の予測には大きな不確実性が伴いますが, シミュレーションモデル自体の信頼性が低いことがその1つの要因になっています. 私達は「超水滴法 (Super-Droplet Method)」という独自の方法により, 世界最先端の精密気象シミュレーションモデルの開発を行っています. このモデルを例えば集中豪雨のメカニズムの解明に役立てたいと考えています. また, この技術を火山噴煙やエンジン, 惑星形成などのシミュレーションにも応用しようと考えています.

洋上の積雲から雨が降る様子. 画像をクリックすることで動画を見ることができます.

 

洋上の積雲から雨が降る様子. 画像をクリックすることで動画を見ることができます.


2.同期現象
リズムを刻む素子が相互作用することで自発的に同期し, 集団としてマクロなリズムを生み出す現象を同期現象・リズム現象と呼びます. 例えば, メトロノームといった機械的なものから, 心臓の細胞, 体内時計 (概日リズム), 拍手, 蛍の発光, カエルの鳴き声といった生物的なものまで, 様々なものが同期することが知られています.

擬似ホタルの集団発光シミュレーション. 画像をクリックすることで動画が再生されます.


3.連結階層シミュレーション
物理法則には階層性があり,  ミクロな領域とマクロな領域が現象の中に共存することがあります.  この特徴を利用し, 注目する現象のマクロの振舞いを効率良く, かつ, 精密に数値計算しようというのが, 連結階層シミュレーションと言う方法論の発想です.

2 つの位相特異点の引力的相互作用の連結階層シミュレーション. (a) は原理計算の結果. (b) と(c) は連結階層シミュレーションの結果で, (b) に表示された領域のうち, (c) の赤い領域に対応する領域がミクロ領域です.


4.社会・産業・環境のシミュレーションにおけるデータ同化の開拓的研究
データ同化とは, 不確かさを伴うシミュレーションと観測を融合し, そこからより確かな情報を抽出する統計学的枠組みです. 社会・産業・環境に関する複雑な現象のシミュレーションにデータ同化を応用する研究を行っています.

粒子フィルタによるRosslerモデルの状態推定


指導学生の研究テーマ
・氷水混相の雲微物理過程に関する多孔性回転楕円体モデルの性能検証と改良
・超水滴法による海洋層積雲のシミュレーションと大気境界層の乱流構造
・東シナ海における総窒素酸化物の輸送と化学的変質に関するモデル解析
・粒子の衝突併合を考慮した噴霧塗装シミュレーション
・超水滴法による海洋層積雲のシミュレーションとエアロゾル影響の評価
・スコールラインのシミュレーションに必要な空間解像度の評価
・再帰的アルゴリズムによる超水滴法の改良
・遺伝的アルゴリズムによる動物将棋の教師なし学習
・神戸市内における花粉の飛散シミュレーション
・対話型進化計算による人の好みの自動抽出
・波力発電シミュレーション
・淡路島における新しい分散電力供給システムの提案
・人の流動に着目した神戸元町商店街の活性化


経歴、専門分野、研究内容、研究業績、学外活動など、より詳しい内容は次をご覧ください: google scholar / CV / 兵庫県立大学研究者データベース / 研究室Webサイト(作成中)