Amazon Web Services全体のコンピュータプロセッサが最近、今世紀半ばの地球の姿を再現する30のシミュレーションを作成するために、稼働を開始しました。通常、気候モデルはスーパーコンピュータで実行されます。しかし、Amazonのサーバー上で行われたこの取り組みは、クラウド上でモデリングを行う初の試みの一つであり、モデリングの手法に革命をもたらす可能性があります。クラウドで時間を購入する方が、スーパーコンピュータを構築して運用するよりもはるかに安価です（それでもコストは無視できませんが）。これだけでも他に類を見ない点ですが、科学者たちが作り上げた仮想世界にも同様の点があります。
アメリカ大気研究センター（NCAR）の研究者たちが作成した30の世界のいずれかに住んでいたら、二酸化炭素濃度がますます上昇しているという報告を読むことになるだろう。2010年代後半に記録された最も暑い年が続いたが、今世紀半ばには平年並みになるだろう。海氷は記録的な低水準にまで減少し、夏には完全に消滅することもあるかもしれない。
しかし、いくつかの世界では、何かが少し違っている。気温は低く、海氷が長く続く。空は、普段は鮮やかな青空に誰かが白く塗りつけたかのように、少し薄っぺらになるかもしれない。しかし、夕焼けは驚くほど鮮やかな色彩で爆発する。この世界では、人類が太陽の光をほんの少しだけ弱め、地表に届くエネルギーを減らし、増加する二酸化炭素排出量によって地球に閉じ込められるエネルギーを減らすことに決めたのだ。
このプロジェクトは、科学者が広く太陽放射管理と呼んでいる分野を研究する非営利団体SilverLiningとの提携によって進められており、気候モデルの構築方法に新たな可能性をもたらす可能性があります。クラウド上で計算を行うことで、科学者、政策立案者、そして一般市民がモデルをより利用しやすくなる可能性が開かれるでしょう。
太陽を遮る研究は、非常に不安なテーマの一つです。これまでの研究は、農作物の枯死を引き起こしたり、一旦太陽を暗くするプログラムが始まれば事実上止められなくなるなど、危険を伴う可能性があることを示唆しています。しかし、現在私たちが行っている、意図せぬ温室効果ガスを大気中に放出するという実験自体がリスクであり、世界が化石燃料の使用を減らさない限り、その深刻さは年々増しています。太陽熱を抑えるための最後の手段として、太陽を暗くする研究をさらに進めることは、極めて重要となるでしょう。
太陽光が減ったモデルの世界で何が起こるかわからないことには、現実的なリスクが伴います。データアクセスを民主化することには真の価値があります。しかし、Amazonのサーバーにシナリオを含めることは、いくつかの不安な疑問を抱かせることにもつながります。地球表面に届く太陽光の量を減らす技術は、世界で最も裕福な人（月によっては2番目に裕福な人）であれば、比較的安価に手に入ります。
気候モデルは通常、専用のスーパーコンピュータで実行されます。世界で最も処理能力の高いスーパーコンピュータ500台をリストアップしたTop500を見ると、世界中の様々な気象機関や気候研究施設にかなりの数のスーパーコンピュータが設置されていることがわかります。これらのコンピュータは数万個のプロセッサコアを連携させ、複雑な方程式を何層にも重ねて計算することで、地球の未来を含む様々な問題をシミュレーションで解き明かします。
しかし、NCARとSilverLiningがAmazonと共同で行っていることは全く異なるものです。彼らは、同じ計算を1か所の専用プロセッサに頼るのではなく、Amazonのクラウドコンピューティングアーキテクチャに頼っています。これにより、多くのメリットが生まれます。研究者たちは、クラウドコンピューティングによってより多くのデータセットを保存してモデルに統合できるようになり、科学者が必要な計算能力をより細かく制御できるようになることを明らかにしました。モデルを実行するためのスーパーコンピュータのセットアップは、時間のかかるプロセスです。クラウドコンピューティングは、異なるモデルを実行したり、異なる変数を研究したりするために必要な調整作業を削減し、スーパーコンピュータを運用する科学者や組織がセットアップに費やす時間を減らし、研究に多くの時間を費やせるようにします。
「クラウドコンピューティングは、このようなワークロードのサポートを検討できる段階に達し始めています」と、SilverLiningのエグゼクティブディレクター、ケリー・ワンサー氏は述べています。「基盤となる技術が十分に高度化した転換点を迎えており、そこで問題となるのは、導入の行き詰まりを打破し、これらの技術をクラウド上で実行できるかどうかです。そして、もし実行できたとしたら、何が起こるでしょうか？」
Amazon Web Servicesは、NCARのコミュニティ地球システムモデルバージョン2と全大気コミュニティ気候モデルを用いて、2035年から2070年までの期間をモデル化するために利用されています。これらはどちらも世界トップクラスの気候モデルの一つとされています。NCAR自身も、これらのモデルを自社のスーパーコンピュータで実行しており、その中にはTop500リストで最速スーパーコンピュータ上位100位にランクインするCheyenneも含まれています。
コーネル大学の気候専門家で太陽放射管理を研究しているダグラス・マクマーティン氏は、クラウドへの移行を「簡単なことではない取り組み」と呼んだ。
「気候モデルは膨大なCPU時間を消費し、大規模並列化が可能です」と、SilverLiningで働いた経験のあるMacMartin氏は述べた。「通常、数千個のコンピュータコアで同時に実行されます。それぞれのコアは、大気を様々な小さな部分に分割するだけです。しかし、現在のAmazonシステムでは、利用できるコア数がそれほど多くないため、少し手間がかかっています。これはかなり特殊なソフトウェアなので、動作させる方法を理解するのに多少の労力が必要です。」
不具合の有無を確認するため、英国気象庁（同じく世界トップ100のスーパーコンピュータを保有）では、同じモデルを閉鎖環境で運用しています。その結果は、NASAゴダード宇宙研究所がクラウド外で運用したモデルとも比較されます。
もし成功すれば、このプロジェクトは、クラウド上で様々な気候変数をモデル化する将来の取り組みの可能性を切り開くことになる。同時に、従来は少数の研究機関にしか認められていなかった権限を、より多くの人々にも与えることになる。気候モデリングは、学術分野の多くと同様に、先進国では白人男性によって支配されてきた。
「このプロジェクトの最大の推進力は、南半球の研究者を支援する団体に資金提供していたにもかかわらず、彼らがデータセットにアクセスできなかったことです」と、現職に就く前はテクノロジー分野で働いていたワンサー氏は語る。「そしてもちろん、彼らはモデルを使うこともできませんでした。ですから、トンガやバングラデシュなど、ネットワークが弱い場所にいると、これらの巨大なデータセットを扱ったりモデルを実行したりするには、到底及ばない状況です。理論上、クラウド上にデータがあれば、研究者以外の人々はもちろんのこと、はるかに多くの研究者がこれらの研究に取り組むことができるようになります。」
シルバーライニングが関心を持っているのは、北極の海氷がどれだけ減少するかだけではない。同団体は太陽放射管理の研究に資金援助を行ってきた。これは地球工学の一種であり、この非営利団体と米国科学アカデミーが好んで呼ぶように、気候介入である。太陽光を遮断するという考えは、気候変動の原因となっている化石燃料の使用を止めようという世界の意欲を削ぐ恐れがあったため、何十年もの間、気候専門家の間では禁じられていた。しかし実際には、排出量が急増しているにもかかわらず、世界の指導者や大企業はそれを実行する意欲をほとんど持っていなかった。今、地球は科学者や政策立案者が比較的安全と呼んでいる閾値を超えて温暖化する危険にさらされている。こうしたリスクを考えると、太陽放射管理戦略の研究は最近になってより足掛かりを得ている。
太陽光を少し遮ると地球が寒冷化することは、火山噴火が数多くの自然現象、現実世界での例となっていることから、よく知られています。しかし、それらの効果は数年で消えてしまいます。しかし、飛行機や高高度気球を使って成層圏に微小な反射粒子を注入し、火山の冬を模倣するという、数十年にわたる継続的なプログラムには、未知の要素が数多く存在します。
クラウド上であろうとなかろうと、気候モデルを運用することで、研究者は気候変動への介入がもたらす未来をより深く理解し、政策立案者には情報に基づいた意思決定のための材料をより多く提供できる可能性がある。（ちなみに、これまでの研究では、太陽光を少し遮るだけで確実に成果が得られるとは示されていない。）また、モデリングをクラウド上で実行することで、より多くの人々がデータが示す内容を理解できるようになるだけでなく、モデリングの従来の参入障壁によってこれまで問われなかった新たな疑問が生まれる可能性もある。Divided Sky Research and Consultingを運営する地球工学の専門家、ジェシー・レイノルズ氏は、これらの理由から、この取り組みは「称賛に値する」とメールで述べた。
それでも、このモデリングがAmazonのクラウド上で行われているのは皮肉なことだ。Amazonは、利益追求のために飛躍的に成長し、その過程で地球を焼き尽くしてきたという点で、気候危機の問題を端的に表している。Amazonとジェフ・ベゾスは最近、巨額の資産の一部を脱炭素化の取り組みに投入することで、その埋め合わせをしようとしている。その取り組みには、SilverLiningとNCARによる現在の取り組みを含む様々な団体に助成金とクラウドコンピューティング時間を提供するAmazon Sustainability Data Initiativeも含まれる。
「SilverLiningのSafe Climate Research Initiativeとの協力は、気候研究を支援し推進するためのインフラの緊急ニーズへの対応に貢献します」とAmazonの広報担当者はメールで述べています。さらに、「AWSオープンデータスポンサーシッププログラムで得られたデータセットをホストすることで、気候研究を加速させ、地球を守るのに役立つツールや情報へのアクセスを民主化するための強力な新たな道が開かれるでしょう」と述べています。
この助成金プログラムは、AWSを通じてインターネットを支え、石油・ガス会社にクラウドコンピューティングソフトウェアを堂々とリースすることで得られる同社の莫大な利益のほんの一部に過ぎない。ほんの少しの利益でも全くないよりはましだと言っているわけではないが、Amazonが自ら大きく煽っている問題の抜本的な解決策の研究をオープンにするという同社のコミットメントの不透明さを浮き彫りにしている。
「システムの中で大規模に事業を展開している企業と協力しなければ、気候危機を解決するのは非常に困難になるでしょう」とワンザー氏は述べた。「そして、彼らのほぼすべてが、今まさに問題の一因となっているのです。」
クラウド上での気候変動介入モデル化に特化した助成金も、少々驚きだ。テクノロジー業界の億万長者たちは、壮大なスケールの気候変動研究にますます積極的に関与するようになっている。例えば、大気中の二酸化炭素を最も効率的に回収した研究者にイーロン・マスクが授与した1億ドルの賞金や、ベゾス氏が自身の名を冠した地球基金から「先進技術」に8000万ドルを支出したことなどが挙げられる。この資金は、同じくテクノロジー業界の億万長者であるビル・ゲイツ氏のブレークスルー・エネルギー財団とアクションに寄付された。ゲイツ氏自身も、自然環境下で極めて小規模な太陽光ジオエンジニアリング研究を実施しようとしているハーバード大学の研究者グループに資金提供している。
太陽光を偏向させる本格的なプログラムの費用は、年間100億ドル未満で済む可能性がある。これらの人物たちの富は、もし彼らが時間と資源の賢明な使い方だと判断すれば、数十年にわたって地球を冷却することを一方的に決定するのに十分な額である。（おそらく政府からの強い反発や制裁も伴うだろう。）もちろん、ゲイツやベゾス、あるいは他のテック界の億万長者が、ミスター・バーンズのように太陽を遮断し、化石燃料に結びついたビジネスモデルの一部を維持するだろうというわけではない。（「この共同研究と研究におけるアマゾンの役割は、地球工学とは関係ありません」と、アマゾンの広報担当者は、このプロジェクトと超富裕層がこのテーマに関心を示していることについて尋ねられた際に述べた。）
より民主的な団体も同様の研究方法を検討している。米国政府自身も、太陽の減光の影響をより詳細に調査するプログラムを評価しており、その中には、米国科学アカデミーが今年初めに発表した、そのようなプログラムのあり方に関する大規模な報告書も含まれている。下院の気候危機特別委員会も、昨年発表した民主党の気候変動対策計画のロードマップにおいて、このプログラムを小さな要素として取り上げている。
しかし、アマゾンが数々の市場を独占してきた成功や、現在進行中の億万長者による宇宙開発競争が示すように、テクノロジー業界の覇者たちにも、優位性を見出そうとする紛れもない一面がある。地球温暖化対策によって、化石燃料産業（マイクロソフト、グーグル、アマゾンの貴重なクラウドコンピューティング顧客）は掘削を継続できるかもしれない。あるいは、ベゾス、イーロン・マスク、リチャード・ブランソンといったCEOが、ますます大型化し、環境汚染も深刻化するロケットを宇宙に打ち上げるまでの時間を稼ぐことになるかもしれない。
意図的な地球工学が選択肢になる前に、私たちは皆、何が起こり得るのかを知る必要があります。残念ながら、私たちは大規模で意図的でない気候実験を2世紀近く続けており、これは、現在はニッチな研究課題であるものが、現実世界でますます重要になっていることを意味します。
訂正：2021年12月1日午後1時27分（東部標準時）：本投稿では、ダグラス・マクマーティン氏のコメントを誤って別の研究者のものと記載しておりました。この誤りをお詫び申し上げます。
