偏微分方程式を通じて局地気象を理解する・・・

　Ｃ言語も漸く入門者レベルに達した所で、再び理論研究に戻っている最近です。

　これまでずっと引きずっている境界条件の問題は、「異なる方向の流れが多重構造を形成する場合の乱流解析」へと発展し、もはや境界条件だけの問題にクローズすること自体がナンセンスではないか、との心境に達しています。むしろ根本的に、そもそもどのように解析を進めるか、そしてそれは数学的に問題は無いのか？これは究極的にはNavier-Stokes方程式の厳密解が得られなければ分からないのかもしれません。しかし、それを待っていたのでは目の前にある問題はいつまで経っても解決しないでしょう。限界があるかもしれませんが、その中で最大限の活路を見出すしかない、という訳である意味、新たな悟りを開いたような感じです。

　その際のヒントが得られるかどうかは分からないのですが、今頃になって？偏微分方程式を解くと言うことについて勉強し直しています。偏微分方程式の解き方(計算方法)という事ではなく、それよりも偏微分方程式を解析的に解くと言う事について理解したいと思っています（そもそも計算方法については、ぶっちゃけ離散化して差分スキームを組んでプログラミングすれば数値解は求まるので、それほど重要かつ緊急の課題ではありません）。

　これまでの研究を振り返ってみると、特定の偏微分方程式(Navier-Stokes方程式)を解く事に莫大なエネルギーを注いできたので、もう少し一般的な偏微分方程式についても勉強したいとかねがね思っていました。確かに、Navier-Stokes方程式を解く事で偏微分方程式に関する基本的な事項は勉強できています。従って、その途中で取りこぼしてきた部分をしっかり固めたいのです。もしかしたら、そこにヒントがあるかも知れないからです。

　本来、私の目指している研究は、局地気象を解き明かす事によって気象予測の面から社会に貢献する予定なのですが、皮肉な事に？その局地気象を解き明かす以前の問題で相当な苦戦を強いられている形になっています。

　無論、局地気象の研究も続けているのは言うまでもありません。今年の日本気象学会の春季大会は無理でも、秋季大会には何らかの研究成果をぶつけたいと思っております。なぜなら、秋季大会は仙台(＝つまり東北地方)で開催されるから・・・。さすがに現在抱えている境界条件の問題は出せませんが(爆)。

　偏微分方程式の数値解析というのは、これまたとんでもない分野に手を出してしまったものだ・・・そう思うときも正直、あります。しかし、現在の天気予報は詳細な観測データと莫大な数の連立非線形偏微分方程式の数値解析(＝数値予報)に支えられているのは揺ぎ無い事実です。これらの解析結果を基に、人間が未来の現象を判断するのです。

　気象予報士に対するイメージとしてお天気キャスターを連想する人は少なくないと思います(このブログの読者に限っては、少なくなってきたかと思いますが)。しかし、そのお天気キャスターやお天気お姉さんの予報、解説を、偏微分方程式の解析が支えているという事実(と書くと、極論にも感じられるが)はどこまで広く知られているのかは謎です。別に、知らなくても実際には全然、困りません。本当に独自の局地予報を行うための技術開発なり研究開発に従事する、ごく一部の技術者がしっかりしていれば、ほとんど問題ありません。

　私の場合は、難解な偏微分方程式を解く事を通じて、局地気象に関わり続けているのです。境界条件をどのように与えるか、個々の流れをどのように与えるか、一つ一つの現象をどのようにモデル化(単純化・抽象化して表現)するのか、これらの問題は気象学と密接に関わってきます。むしろ、他とは違う角度から局地気象を見ることが出来るのです。誰も知らない局地気象の一面を見続けているのかもしれません。

　一連の研究を開始した当初は、３次元乱流解析を実現すれば後は独自予報の実用化は十分可能だろう、と考えていましたが・・・甘かったですね。今、こうやって境界条件や初期条件など、偏微分方程式を取り巻く諸条件についての研究に重点をシフトしてみて初めて、見える、分かる事(もしくは感覚)が多々ありました。これらは天気図からは見る、知ることの出来ない新たな一面です。これが以前にお話した「独自の自然科学的世界観」の形成につながっていくのかも知れません。

　そもそも数値シミュレーション自体がここ30～40年の間に急速に発展している事もあり、まだまだ未知の領域が広がっているのでしょう。解析の根本となる理論は何百年もの歴史を経て洗練されてきました。シミュレーションについてはまだまだ手探りの部分も多いのではないかと思います。今、まさに暗中模索のドツボに嵌まっています。

　でも、そろそろＣ言語の初級レベルの勉強もしなくては・・・。いっその事、これからの数値解析は全部Ｃ言語で書いてしまうのも良いかも(爆)。

謹賀新年

　新年、明けましておめでとうございます。

　私も新潟の地に移ってから早くも、三度目の冬を迎えました。当地も漸く、冬らしくなって来ました。旧年を振り返ってみますと、私の場合は比較的静かに、いや地味に時が過ぎて行ったように感じております。それだけに、本年はそろそろ新たな飛躍の年にしたいと思っている所です。

　新たな年を迎えて心機一転した所で恐縮ですが、振り返ってみると2007年は皆様にとってどのような一年でしたでしょうか？

　国内の情勢に目を向けてみると、能登半島沖地震や新潟県中越沖地震が発生し、自然の脅威を感じる共に防災のあり方についても色々と考えさせられました。さらには夏の猛暑で最高気温の記録が更新されるに至りました。また、消えた年金問題や食品偽装が相次いで発覚しました。社会が、環境が、何もかもが、何かがおかしい、何かが変だ。そんな思いを抱いた年でありました。更には2007年を表す漢字は「偽」。色々なものに対する信頼が崩壊した年でもありました。

　思い返すだけでも暗い話題になってしまいますが、古の先哲は「災い転じて福となす」と言う言葉を残して下さいました。災い転じて福となす、さらには飛躍となるような１年にしたいものです。

　私自身の2007年を振り返ってみると、約10年に渡って続けてきました、故郷である山形県置賜地方の局地気象シミュレーション研究に対し、日本気象予報士会より表彰を賜わりましたのを始め、積年の研究課題が次々と解決に向けての活路を見出す事ができ、現在も精力的に研究を進行しております。

　局地気象の解析手法に関する研究という点では着実に技術の成熟を図る事が出来ましたが、研究や勉強だけで終わってしまったという感がしないでもない、というのが正直な所です。ただ、研究して論文にまとめて終わるだけではなくその知見なり成果が、気象に関する様々な問題の解決に活かされてはじめて、その研究が意味を持つようになるのです。

　そのためにはまず、研究の内容なり成果・知見それ自体がきちんと固まっていなければなりません。従って、論文や発表の形に纏める事も大切です。今後も論文の執筆や投稿も目指していきますが、さらには実用化に向けた研究活動にも進んで行きたいと考えています。2008年の大きな目標の一つは、これまでも言及しております「学会進出」です。昨年、晴れて(社)日本気象学会に入会しました。記念すべきデビュー戦をどこで飾るか、そろそろ決めなくてはなりません。

　学会を通じて最先端の技術情報に触れる一方で、どのような産業や現場で、どのような気象情報が必要とされているのか、または役立てる事ができるのかについても自らの視線を向けて行きたいと考えています。内に篭もって研究に没頭するのみならず、色々な現場を見ることが出来ればと考えております。

　計算気象予報士としての人生を歩み始めて３年弱が過ぎ去り、これまでの経験で得たものも多かった一方で、失ったものも少なくはありませんでした。しかし、私はこの人生に後悔はありません。そもそも、後悔しているような心の余裕もありません。勉強すべき事、解決すべき課題が山積しています。科学技術は日進月歩です。そして、最先端の知識にキャッチアップしていくためには、常日頃からの勉強が欠かせません。そういえば、受験生にとっては、まさに追い込みの時期ですね。

　さて、新しい１年が始りました。災い転じて飛躍となるような発展の一年となりますよう心より祈念しております。今年は私もさらにパワーアップしていきたいと、思いを新たにしております。本年は昨年以上に過激に書きまくって行きたいと思いますので、お付き合いの程、宜しくお願い申し上げます。