スパコンで水を研究する
～シミュレーションによる水・氷・ハイドレートの科学～

　私たち分子を研究する者にとって、スーパーコンピュータは、いわば「超」顕微鏡です。分子シミュレーションによって、ひとつひとつの分子を見分けるほどの解像度が得られ、しかも速い分子の動きもゆっくりに見せられます。そして、私が観察している分子は、水です。
　水は生命に欠かせない物質であり、地球の環境を支配しています。水分子は数ある分子の中でも最も単純なもののひとつですが、水の性質を詳しく調べていくと、他の物質にはない性質がいくつも見付かります。氷が水に浮かぶ(固体のほうが体積が大きい)、雪を固めて雪ダルマが作れる(氷の表面は氷点下でも融けていてくっつきやすい)、といった性質は、実はそれほど一般的な性質ではありません。これらは、つきつめていくと、分子の集まり方に原因があります。水分子が多数集まることで、どうして変わった性質が生まれてくるのかを、スーパーコンピュータを使って調べています。
　新たなエネルギー源として注目されているメタンハイドレートは、メタンと水がいっしょに凍った氷の一種で、見た目にも氷そっくりです。この結晶の中では、水分子でできた玉子のケースのような構造が、メタンを一分子ずつくるみ、莫大な量のメタンガスを含んでいます。これをいかに効率よく分解してメタンをとりだすか、という研究にもスーパーコンピュータが活用されています。
　コンピュータの性能が上がることは、超顕微鏡の性能が向上し、観察できる分子数が増え、現象の幅が広がり、解像度が増すことを意味します。世界的に見ても、21世紀以降、水に関するさまざまな未解決問題がこの超顕微鏡によって解き明かされました。その中には氷がどうやって凍るのか、いかに融けるのかといった、基本的かつ普遍的で極めて重要な問題が含まれています。水分子でさえもこうですから、より大きな分子が集まって起こる現象はまだまだ不明な点が多く、超顕微鏡の活躍が大いに期待されます。

スパコンを使った最先端の天気予報研究
～「京」でゲリラ豪雨に挑む～

　「ゲリラ豪雨」が最近目立つようになってきました。青空にみるみる雲がそそり立ち、突然の大雨、突風をもたらします。もし事前に、どこでどんな豪雨が起こるかが分かったら、突発的な「ゲリラ」のように不意を突かれることはなくなります。
　日々の天気予報は、気象庁のスーパーコンピュータ（スパコン）で計算されたシミュレーション結果をもとに作られています。地球の大気を細かく分割し、大気の運動方程式や雲や氷などの物理過程を計算してシミュレーションします。
　「ゲリラ豪雨」を予測するには、急に発達する積乱雲を、精密にシミュレーションしなければなりません。また、30秒毎の雨雲の分布を捉える次世代レーダーや新しい衛星ひまわり8号など、最新鋭の観測も必要です。この講演では、最高性能のスパコンを使って、シミュレーションと観測の「ビッグデータ」を組み合わせ「ゲリラ豪雨」に挑む、未来の天気予報を切り拓く最先端の研究について紹介します。