災害シミュPC｜津波COMCOT+地震波FK+浸水解析+ハザードマップ

災害シミュレーションPCの極意：津波・地震・浸水解析を完遂する超高性能ワークステーション構成

自然災害の予測と被害軽減において、コンピュータを用いた数値シミュレーションの役割は年々増大しています。津波の遡上、地震による地殻変動、そして河川の氾濫といった複雑な物理現象を解析するには、膨大な格子点（グリッド）の計算と、高度な流体力学（CFD）の計算が必要です。これらは単なる「高性能なPC」では太刀打ちできません。

本記事では、COMCOT（津波シミュレーション）、Geoclaw（浅水流計算）、FK合成地震波、MIKE 21（流体解析）、SimHS（洪水解析）といった、研究・防災分野で用いられる専門的なソフトウェアを、実用的な時間内で完遂するための「災害シミュレーション専用PC」の構成について解説します。2026年現在の最新技術に基づき、CPU、GPU、メモリ、ストレージの選定基準を、具体的な製品名とともに詳述します。

災害解析における最大の課題は「計算時間の短縮」と「解像度の向上」の両立です。解析対象とする領域（ドメイン）を広げ、格子点密度を細かくするほど、計算量は指数関数的に増大します。これを解決するためには、並列計算（Parallel Computing）を最大限に活用できるハードウェア構成が不可欠となります。

災害シミュレーションにおける計算負荷の正体

災害シミュレーションの計算負荷を理解するためには、まず「何が計算されているのか」を知る必要があります。例えば、津波のシミュレーション（COMCOTなど）では、浅水流方程式（Shallow Water Equations）を解くために、海底地形（Bathymetry）に基づいた膨大な数の格子点に対して、時間ステップごとに流速と水位の更新を行います。

次に、地震波の伝播（FK合成法など）では、波の周波数成分を合成するために、広範囲の地殻構造に対する波動伝播計算が必要です。さらに、これらを統合した浸水解析（MIKE 21やSimHS）では、地形、降雨量、河川流量といった多角的なパラメータを同時に計算に組み込む必要があります。

これらの計算は、主に以下の3つのリソースを激しく消費します。

1. CPUのコア数とスレッド数: 並列計算（MPI: Message Passing InterfaceやOpenMP）の効率を決定します。
2. GPUの演算性能とVRAM容量: CUDA（NVIDIAの並列計算プラットフォーム）を用いた高速化において、格子点の数（解像度）を左右します。
3. メモリ帯域と容量: 大規模な地形データや計算結果の保持、および計算プロセス間のデータ転送速度に直結します。

以下の表では、代表的な解析モデルと、想定される計算負荷の特性をまとめました。

CPU選定：Threadripper 7985WXがもたらす並列計算の革命

災害シミュレーションにおいて、CPUは計算の「脳」であり、並列計算の主役です。特に、MPI（Message Passing Interface）を用いた分散並重計算を行う場合、単一の強力なコアよりも、多数のコアが効率よく連携できるアーキテクチャが求められます。

2026年において、この分野の頂点に立つのが、AMDのThreadripper 7985WXです。このプロセッサは64コア/128スレッドを搭載しており、大規模な格子計算を細分化して同時に処理する能力に長けています。COMCOTのような、数千から数万のプロセスに分割可能なシミュレーションにおいて、このコア数は決定的な差を生みます。

また、単にコア数が多いだけでなく、「L3キャッシュの容量」と「メモリ帯域」が極めて重要です。シミュレーション中の各格子点における物理量の更新は、メモリからのデータ読み出し頻度が非常に高いため、L3キャッシュが肥良であるほど、メモリへのアクセス待ち（レイテンシ）を減らすことができます。7985WXは、膨大なキャッシュ容量により、大規模な行列演算におけるボトルネックを最小限に抑えます。

さらに、PCIeレーンの数は、将来的なGPUの増設や、高速NVMe SSDへのデータ書き出しにおいて、システム全体の帯域を確保するために不可欠な要素です。Threadripperプラットフォームは、多くのPCIe 5.0レーンを提供するため、マルチGPU構成（例：RTX 6000 Ada × 2枚）においても、通信速度を低下させることなく運用可能です。

GPU加速：RTX 6000 Adaによる大規模格子計算の高速化

近年、GeoclawやMIKE 21といったソフトウェアにおいて、GPUを用いた計算加速（GPU Acceleration）が標準化しています。GPUは、数千の小さなコアを用いて、単純な演算（流体方程式の数値解法など）を同時に並列実行することに特化しています。

ここで重要となるのが、NVIDIA RTX 6覚6000 Ada Generationのような、プロフェッショナル向けGPUの採用です。コンシューマー向けのGeForceシリーズとの決定的な違いは、その「VRAM（ビデオメモリ）の容量」にあります。

災害シミュレーションにおける格子点数は、数億点に達することもあります。この格子点ごとの水位、流速、圧力といった物理量データをすべてVRAM上に展開できなければ、計算のたびにCPU-GPU間のデータ転送が発生し、計算速度が著しく低下します。RTX 6000 Adaは48GBという広大なVRAM容量を備えており、高解像度な地形データを用いた大規模な計算を、GPU内部だけで完結させることが可能です。

また、CUDAコアの演算精度（FP32/FP64）も重要です。地震波の伝播計算などの精密な物理現象を扱う場合、単精度（FP3流）だけでなく、倍精度（FP64）に近い精度での計算が求められるケースがあります。RTX 6000 Adaは、プロフェッショナル向けとして高い演算信頼性と、大規模なデータセットを扱うためのメモリバス幅（広帯域）を確保しています。

メモリ構成：256GB以上の大容量とECCの重要性

災害シミュレーションPCにおいて、メモリ（RAM）は「計算の作業台」です。シミュレーションの規模（ドメインサイズ）が大きくなればなるほど、作業台の広さ、すなわちメモリ容量が不足すると、システムはスワップ（HDD/SSDへの退避）を発生させ、計算速度が数百分の一に低下してしまいます。

推奨される構成は、最低でも256GB、大規模な解析を行う場合は512GB以上のDDR5メモリです。特に、QGISを用いた地理空間情報の処理や、SimHSにおける降雨流出モデルの構築では、数GBから数十GBに及ぶラスタデータをメモリ上に展開して処理するため、大容量メモリは必須となります。

ここで、もう一つの重要な要素がECC（Error Correction Code）機能です。災害シミュレーションは、数日間、あるいは数週間にわたって連続して計算が行われることがあります。この長期間の計算において、宇宙線などの影響によるメモリ上のビット反転（ソフトエラー）が発生すると、計算結果が物理的に不可能な値（例：水位がマイナスになる、流速が無限大になる）になり、解析全体が無意味になってしまいます。ECCメモリを使用することで、このようなエラーを自動的に検出し、訂正して計算の継続を可能にします。

また、メモリの「帯域幅」にも注目してください。Threadripperのようなマルチチャネル対応CPUでは、メモリを4チャネル、8チャネルと多チャネルで構成することで、CPUとメモリ間のデータ転送速度を向上させることができます。これは、流体計算における物理量の頻繁な更新において、計算待ち時間を減らすための鍵となります。

ストレージ戦略：高速な書き込み性能と大容量の階層化

災害シミュレーションの出力データは、極めて巨大です。例えば、1時間ごとの水位変化を1分間隔で、数千点の格子点に対して記録していくと、1回のシミュレーションだけで数百GBから数TBのデータが生成されることも珍しくありません。

そのため、ストレージ構成は「高速な書き込み」と「大容量の保存」の二段構張（階層化）が必要です。

1. 作業用ドライブ（Scratch Disk）: 計算中の一時ファイルや、現在進行中のシミュレーション結果を書き込むためのドライブです。ここには、PCIe Gen5対応のNVMe SSDを採用することを強く推奨します。書き込み速度が遅いと、計算プロセスがデータの書き出し待ち（I/O Wait）状態になり、高価なCPUやGPUの性能が宝の持ち腐れとなってしまいます。最低でも2TBから4TBの容量を確保し、書き込み耐性（TBW）の高いモデルを選定してください。

2. データ保存用ドライブ（Archive Drive）: 完了したシミュレーションデータや、ベースとなる大規模な地形データ（DEM: Digital Elevation Model）を保管するためのドライブです。ここでは、コストパフォーマンスを重視した大容量のSATA SSDや、信頼性の高いEnterprise向けHDDを構成します。10TB〜20TB以上の容量を持つドライブを複数搭載し、RAID構成（RAID 5やRAID 6）を組むことで、データの安全性と容量を両立させます。

3. バックアップ・ネットワーク: 解析結果は、ハザードマップ作成や政策決定の根拠となる極めて重要な資産です。NAS（Network Attached Storage）やクラウドストレージへの自動バックアップ体制を構築しておくことが、研究・業務継続の観点から不可避です。

ソフトウェアワークフローとハードウェアの相関

災害シミュレーションは、単一のソフトウェアで完結するものではありません。複数のソフトウェアを組み合わせた「パイプライン（ワークフロー）」を構築することが一般的です。各工程におけるハードウェアへの要求特性を理解することが、最適なPC構成への近道です。

1. 地震波・津波生成フェーズ（FK合成法, COMCOT）

地震波の解析（FK合成法）では、周波数領域での高度な演算が必要なため、CPUの浮動小数点演算性能（FLOPS）とメモリ帯域が重要です。その後、COMCOTを用いて津波の遡上を計算する際は、広範囲の計算領域をカバーするために、大量のメモリ容量と、並列計算を支える多コアCPUが求められます。

2. 洪水・浸水解析フェーズ（Geoclaw, MIKE 21, SimHS）

地形データに基づいた流体計算フェーズでは、GPUの役割が最大化されます。特にGeoclawやMIKE 21では、CUDAを利用したGPU加速が計算時間を数日から数時間に短縮する鍵となります。ここでは、前述のRTX 6000 Adaのような、大容量VRAMを持つGPUが不可欠です。

3. 地理空間解析・可視化フェーズ（QGIS, ArcGIS）

計算結果（ラスタデータやベクトルデータ）を地図上に重ね合わせ、ハザードマップを作成するフェーズです。QGISなどのGIS（Geographic Information System）ソフトウェアは、大量のレイヤーをレンダリングするために、GPUの描画性能と、大容量メモリを必要とします。また、巨大な地図タイルを高速に表示するためには、SSDの読み込み性能も影響します。

災害シミュレーションPC 究極の構成案（2026年版）

これまでの考察に基づき、プロフェッショナルな災害解析業務に耐えうる、究極のワークステーション構成案を提示します。この構成は、予算を度外視して「計算の精度と速度」を追求したものです。

• CPU: AMD Ryzen Threadripper PRO 7985WX (64 CoBre/128Thread)
• CPU Cooler: 420mmクラスの高性能AIO水冷クーラー（Threadripperの熱密度に対応するため）
• Motherboard: TRX50 または WRX90 チップセット搭載ワークステーション向けマザーボード
• Memory: 256GB (32GB x 8) DDR5-4800 ECC Registered DIMM (8チャネル構成)
• GPU: NVIDIA RTX 6000 Ada Generation (48GB GDDR6) × 2枚 (NVLinkまたはPCIe 5.0接続)
• Storage (OS/Scratch): 4TB NVMe PCIe Gen5 SSD (Samsung 990 Proの後継モデル等)
• Storage (Data): 8TB NVMe PCIe Gen4 SSD + 20TB Enterprise HDD (RAID 1)
• Power Supply: 1600W - 2000W 80PLUS PLATINUM認証電源
• Case: フルタワー・ワークステーションケース（多枚GPUと大容量水冷の冷却を維持するため）

この構成は、単なる計算機ではなく、災害予測という極めて重要な社会的責務を果たすための「インフラ」としての役割を担います。

よくある質問（FAQ）

Q1: コンシューマー向けのGeForce（RTX 4090等）では代用できませんか？ A1: 性能（FLOPS）面ではGeForceも強力ですが、災害シミュレーションにおいては「VRAM容量」と「信頼性」が決定的な障壁となります。GeForceは24GBまでのVRAMしか持たないため、高解像度な解析ではメモリ不足により計算自体が実行できない、あるいは極端に低速なことが多々あります。また、長時間稼働を前提とするワークステーション用途では、プロフェッショナル向けのドライバとECC機能を持つRTX 6000 Adaの方が、計算の破綻を防ぐ上で圧倒的に有利です。

Q2: メモリ容量は、どれくらいの目安で選べば良いでしょうか？ A2: 解析対象の「ドメインサイズ（計算範囲）」と「解像度」に依存します。例えば、数km四方の高解像度解析であれば64GBでも可能ですが、沿岸部全体（数百km規模）を対象とする場合は、地形データだけで数十GBを消費するため、256GB以上を強く推奨します。迷った場合は、将来の拡張性を考慮し、マザーボードの空きスロットを確保した状態で、可能な限り多めに搭載してください。

Q3: CPUのコア数が多いほど、必ず計算は速くなりますか？ A3: 必ずしもそうとは限りません。使用するソフトウェア（COMCOTやSimHSなど）が、並列計算（MPI/OpenMP）にどの程度対応しているかに依存します。並列化されていないコードに多コアCPUを投入しても、単一コアのクロック速度（シングルスレッド性能）しか寄与しません。ソフトウェアの並列化限界（スケーラビリティ）を事前に確認することが重要です。

Q4: SSDの「書き込み寿命（TBW）」は、シミュレーションにおいて重要ですか？ A4: 極めて重要です。シミュレーションでは、計算結果を頻繁に、かつ大量に書き込みます。安価なコンシューマー向けSSDでは、数ヶ月の運用で書き込み上限に達し、データの消失や故障を招くリスクがあります。必ず、エンタープライズ向け、あるいは書き込み耐性の高いモデルを選定してください。

Q5: 予算が限られている場合、どこを優先的にアップグレードすべきですか？ A5: 優先順位は「1. GPUのVRAM容量」「2. CPUのコア数」「3. メモリ容量」の順です。計算が「回るかどうか」はVRAMとメモリ容量で決まり、「計算がどれだけ速く終わるか」はCPUコア数とGPU演算性能で決まります。まずは、解析したい解像度を扱えるだけのVRAMとメモリを確保することを最優先してください。

Q6: QGISなどのGISソフトの動作を軽くするためには、どのような構成が必要ですか？ A6: GISソフトは、大量のベクトル・ラスタデータの描画を行うため、GPUの描画性能と、データの読み込み速度（SSD）が重要です。また、大規模なレイヤーを扱う場合は、メモリ不足による動作遅延を防ぐために、大容量のRAM（最低でも64GB以上）を搭載した構成が望ましいです。

まとめ

災害シミュレーションPCの構築は、単なるスペックアップの追求ではなく、物理現象の複雑さと計算量に対する「最適解」を見出すプロセスです。

• CPU: 並列計算の要。Threadripper 7985WXのような多コア・高キャッシュなプロセッサが、計算時間を劇的に短縮します。
• GPU: 高解像度解析の鍵。RTX 6000 Adaのような、広大なVRAM（48GB）を持つプロフェッショナルGPUが、大規模な格子計算を可能にします。
• Memory: 計算の基盤。256GB以上の大容量と、エラーを防ぐECC機能が、長時間の計算における信頼性を担保します。
• Storage: データのライフライン。高速なNVMe Gen5 SSDによる書き込み性能と、大容量HDDによるアーカイブ体制の構築が不可欠です。
• Software Integration: ソフトウェアの特性（CUDA利用の有無、並列化の度合い）を理解し、ハードウェア構成に反映させることが、真に実用的なシミュレーション環境を実現する唯一の方法です。

災害予測技術の向上は、人命を守ることに直結します。本記事が、次世代の災害シミュレーション環境を構築するための指針となれば幸いです。