[S-TT43] ハイパフォーマンスコンピューティングが拓く固体地球科学の未来

[STT43-03] 富岳を用いた大規模地震動計算に向けたVerification－地形と盆地を伴う構造でのベンチマークテスト－（２）

*小林 広明¹、渡辺 哲史¹、笠松 健太郎¹、古家 萌子¹、加藤 研一¹、縣 亮一郎²、廣部 紗也子²、日吉 善久²、堀 高峰² (1.小堀鐸二研究所、2.海洋研究開発機構)

キーワード：地震動シミュレーション、有限要素法、差分法、ベンチマークテスト

「富岳」成果創出加速プログラムの課題の一つである「大規模数値シミュレーションによる地震発生から地震動・地盤増幅評価までの統合的予測システムの構築とその社会実装」では、大規模有限要素法であるE-wave FEM (Ichimura et al., 2009, 2014, 2015)を海溝型巨大地震の被害想定のための長周期地震動計算へ適用することを目指している。
複雑な地盤の3次元構造を考慮に入れた地震動計算は、固有周期の長い超高層や免震構造物への設計用の入力用地震動の評価を行う際にも有用である。現在、そうした評価においては、その簡便さから差分法（FDM）が多くの場合用いられている。一方、FEMは層境界の形状を正確にモデル化できるといった長所があるが、計算コストが高く、メッシュ生成に時間がかかるという短所のためにあまり用いられていなかった。しかし、計算機の高速化に加え、大規模高速計算のアルゴリズムやロバストなメッシュの自動生成ツールの開発（Ichimura et al., 2009, 2014, 2015）によってその短所も補われつつあり、実務においてのFEMの活用が期待される。
そこで我々は、E-wave FEMと従来から実務に用いているFDMの比較によるVerificationを進めている。前回（小林・他、2022、JpGU）、我々は地形と盆地を伴う構造におけるベンチマークテストについて報告した。今回は、同じ構造に対し、FEM・FDM共に検討ケースを増やして比較を実施したので報告する。具体的には、①FEMに吸収帯を設定した場合、②FEMで最小メッシュサイズを変更した場合、③FDMでグリッドサイズをさらに細かくした場合、の3点について計算を行った。なお、発表では地形を伴う現実的な地盤モデルにおけるベンチマークテスト結果についても簡単に紹介する予定である。

謝辞：本研究は、文部科学省「富岳」成果創出加速プログラム「大規模数値シミュレーションによる地震発生から地震動・地盤増幅評価までの統合的予測システムの構築とその社会実装」（課題ID：hp200126、hp210171、220171）の一環として実施されたものです。本解析結果は、東京大学地震研究所が開発中のコードを富岳プロジェクトにおいて提供していただき、JAMSTECが独自に改変・運用し得られたものです。コードの提供について、ここに記して謝意を表します。また、FEM・FDMによる地震動計算は、東京大学情報基盤センターと筑波大学計算科学研究センターが共同運営する最先端共同HPC基盤施設のスーパーコンピュータOakforest-PACS、海洋研究開発機構の地球シミュレータを使用しました。