米国の沿岸地域は、今後30年以内に洪水に見舞われる確率が26%あります。気候変動による海面上昇により、この確率は増加すると予想されており、これらの地域はさらに脆弱になります。
カリフォルニア大学サンタクルーズ校沿岸気候レジリエンスセンターの教授兼所長であるマイケル・ベック氏は、サンゴ礁とマングローブが洪水リスクの軽減に及ぼす効果をモデル化およびマッピングし、適応と保全活動の参考とすることに注力しています。
ベック氏と彼のチームは、NVIDIA GPUアクセラレーションを活用した沿岸洪水の詳細なビジュアライゼーションを作成し、政府機関、非政府組織、金融機関が洪水リスクをより深く理解し、自然に基づく解決策が沿岸部の被害を軽減する方法を実証できるよう支援しています。
「私たちは、ビジュアライゼーションが行動を促すための基盤だと考えています」とベック氏は述べています。「これらは人間に関わる難しい問題であり、解決に多額の費用がかかる場合もあります。そのため、解決策を視覚化し、確実に効果を発揮できるようにする必要があります。」
シミュレーションを高速化するために、センターではNVIDIA CUDA-Xソフトウェア（cuPyNumericライブラリとnvfortranコンパイラを含む）をNVIDIA Academic Grantプログラムを通じて支給されたNVIDIA RTX GPU上で実行しています。
カリフォルニア州サンタクルーズの2D洪水モデルの画像。Unreal Engine 5でレンダリングされ、インタラクティブアプリケーションとしてピクセルストリーミングされています。
NVIDIA GPUによる洪水マッピングの高速化
洪水モデリングは、「100年に一度の規模の嵐が発生した場合、カリフォルニア州サンタクルーズはどうなるだろうか？」といった疑問から始まります。
カリフォルニア州キャピトラにおける適応戦略のメリット。この画像は、防波堤や砂丘の復元、沿岸の岩礁などを用いて保護効果を高める適応戦略のリスクと資産レベルの経済効果を計算するために使用される洪水ハザードマップを示しています。カリフォルニア州第5次気候評価（審査中）の結果。
この疑問に答えるために、研究チームはSFINCSなどのシミュレーションツールを使用し、その結果をUnreal Engine 5レンダリングエンジンに入力して、様々な洪水シナリオを示すデータ駆動型の動画を作成しています。
Beck氏のチームは、洪水リスクモデルと可視化の処理を、CPUワークロードで約6時間かかっていたところ、単一のNVIDIA RTX 6000 Ada世代GPUを使用することで、わずか40分程度にまで高速化しました。チームの4つのGPUクラスターにより、現在では4つのシミュレーションを同時に実行できます。
「計算時間を3～4倍削減でき、ワークロードによってはさらに高速化しました」と、カリフォルニア大学サンタクルーズ校沿岸気候レジリエンスセンターの上級沿岸モデラーであるDavid Gutiérrez氏は述べています。「この高速化により、事前に感度分析を実行し、仮定を立てたり、誤ったパラメータを設定したりしていないことを確認できるようになりました。」
各サイトのモデリングと可視化に費やす時間が短縮されたことで、研究者たちはプロジェクトにおいてより野心的でグローバルな目標を設定できるようになりました。
デジタル洪水マッピングが世界規模で展開
チームの現在の取り組みは、11月に開催されるCOP30気候変動枠組条約締約国会議（COP30）までに、トンガからトリニダード・トバゴに至るまで、世界中の小島嶼開発途上国すべてをマッピングすることです。
Unreal Engine 5でレンダリングされた、フランス、サン・マルタン島の2D洪水モデルの動画からの静止画。
「私たちが行っているような高解像度モデリングは非常に難しいのです」とベック氏は語ります。「天候や天候がもたらす問題を示すだけでなく、解決策を伴うシナリオを実行しようとしているのです。」
海洋生物のいる場所にお金を投資しよう
サンゴ礁の保全を促進する方法の一つは、気候変動による防衛線として機能する自然インフラとしての価値に基づいてサンゴ礁に保険をかけることです。
これは、メキシコのカンクン南方、マヤ・リビエラにあるメソアメリカ・バリアリーフのような場所では、すでに現実のものとなりつつあります。
ベック氏は、ネイチャー・コンサーバンシーとの活動を通じて、ハリケーン発生時のサンゴ礁の可視化画像を、沿岸のホテル経営者、メキシコ政府、世界銀行グループなど、関係者に提示しました。
これらの団体は最終的に、サンゴ礁を保護するためのパラメトリック保険に加入しました。この保険では、風速が100ノット（約160メートル）を超えると、損傷したサンゴ礁の修復のために保険金が支払われるという内容でした。
「行動を促すには、現在私たちが直面している、発生場所や気候変動の影響によってますます危険度が増している暴風雨について、もう少し理解を深め、視覚化する必要があります」とベック氏は述べました。
カリブ海やハワイの他の地域でも、同様の保険の導入が始まっています。
このような保険は、暴風雨後のサンゴ礁の修復に必要な資金を確保し、沿岸地域をさらなる深刻な洪水被害から守るのに役立ちます。
「サンゴ礁は波によって損傷を受けています。そのため、育成場へ移すか、セメントで固めてサンゴ礁に戻す必要があります」とベック氏は述べた。「また、洪水とともに陸から流れ着くゴミ、漁網から冷蔵庫まで、あらゆるものを撤去する必要があります。これらは私たちの生活の漂流物です。」
研究者たちは現在、CoSMoS ADAPTと呼ばれるプロジェクトを通じて、カリフォルニア州沿岸地域全体の洪水のモデル化に取り組んでいます。
このプロジェクトの主目的は、USGSの沿岸暴風雨モデリングシステム（CoSMoS）を強化することです。CoSMoSは、自然由来の解決策を含む、カリフォルニア州の沿岸適応策の費用対効果を定量的に評価するための初のツールキットです。
「CoSMoSは現在および将来のリスクを予測します」とベック氏は述べた。「私たちは、砂丘から護岸、サンゴ礁に至るまで、リスクを軽減する解決策を追加しています。そして、これは様々なレベルで、高速化と高度な計算を必要とするでしょう。」
NVIDIA アカデミック グラントに応募する
NVIDIA アカデミック グラント プログラムでは、12月31日（水）まで、3つの関心分野（生成 AI とモデル開発、生成 AI のアライメントと推論、ロボティクスとエッジ AI）における研究を推進するための研究提案を募集しています。認定された学術機関の専任教員が応募資格を有します。
NVIDIA アカデミック グラント プログラムの詳細については、こちらをご覧ください。
上記のメインビデオは、米領バージン諸島のセントクロイ島にあるクリスチャンステッドのサンゴ礁とその修復効果を評価するための2D 波浪・洪水モデルで使用されるデータレイヤーの視覚化を示しています。
カテゴリ：生成 AI | 研究
タグ：気候 | CUDA | 教育 | 科学的可視化 | 社会への影響
出典: 元記事を読む
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