2024年度学院等開講科目理学院地球惑星科学系

数値地球惑星科学

開講元: 地球惑星科学系
担当教員: 玄田英典 / 遠藤美朗
授業形態: 講義/演習 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火5-8 (南6号館2階211演習室) / 金5-8 (南6号館2階211演習室)
クラス: -
科目コード: EPS.L330
単位数: 220
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

地球や宇宙における諸過程の大規模数値計算から解析のための数値計算まで、地球惑星科学において数値解析・数値実験という手法は大きな柱の１つである。本授業では、主にFortran90/95を用いたプログラミングの基礎を学び、数値計算の基礎である行列計算、非線形方程式・常微分方程式の解法、数値積分法などの講義・演習を行う。同時に、UNIXの基礎的な使用法およびグラフ作成も実践する。また実際の地球惑星科学の諸問題として応用課題を、問題設定から計算法の開発、計算の実行、その物理的解釈まで各自で行う。演習の最後に各自の研究内容の発表も行う。授業1回あたり講義１時限、演習３時限を行う。

到達目標

地球惑星科学に関する研究で必要となる数値解析・数値実験を行うための基礎的な数値計算を実際に行う力の習得を目標とする。具体的には、UNIX、プログラミング言語（Fortran90/95）および数値計算法の基礎的な講義・演習から計算結果のグラフ作成を実践する。また、数値計算を地球や宇宙における諸過程に応用する力、計算結果に対して物理的解釈を与える力を身につけることを目標とする。

キーワード

数値計算演習

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

授業はほぼすべて演習スタイルで行う。授業の冒頭で、基本事項の説明を行い、パソコンを使って実際に習ったことを身につける。後半では数値計算を用いた課題演習の設定および実行、発表を行う。授業は特に指定がない場合は、「南6号館2階211演習室」で行う。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	UNIXとプログラミングの基礎	UNIXとプログラミングの基礎の習得
第2回	Fortranの基礎１（条件分岐）	数値計算で必須となる条件分岐の正しい使い方の習得とその実習
第3回	Fortranの基礎２（繰り返し計算）	数値計算で必須となる繰り返し計算の正しい使い方の習得とその実習
第4回	Fortranの基礎３（配列）	数値計算で必須となる配列の正しい使い方の習得とその実習
第5回	Gnuplotを用いたグラフの作成	研究上重要となる結果の可視化についてGnuplotの習得と実習
第6回	非線形方程式(ニュートン法・はさみうち法)	非線形方程式の解法の習得とその演習
第7回	数値微分・積分とその精度	数値微分・積分とその精度に関する知識の習得とその演習
第8回	連立一次方程式と行列	連立一次方程式・行列の解法の習得とその演習
第9回	常微分方程式(オイラー法・ルンゲクッタ法)	オイラー法、ルンゲクッタ法による常微分方程式の解法の習得とその演習（その１）
第10回	常微分方程式（ルンゲクッタ法のつづき）	オイラー法、ルンゲクッタ法による常微分方程式の解法の習得とその演習（その２）
第11回	地球惑星科学の諸問題への数値計算の応用：問題設定	数値計算を用いた地球惑星科学に関する課題問題の設定
第12回	地球惑星科学の諸問題への数値計算の応用：計算法の開発・計算の実行	課題問題を解くための計算法の開発とその実行
第13回	地球惑星科学の諸問題への数値計算の応用：計算法の開発・計算の実行（つづき）	数値計算を用いた地球惑星科学に関する課題問題の設定
第14回	地球惑星科学の諸問題への数値計算の応用：計算結果の物理的解釈	課題問題を解いた結果に物理的解釈を与える
第15回	地球惑星科学の諸問題への数値計算の応用：研究内容の発表	課題問題に関する研究発表を行う

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ本学の学修規程で定められた時間を目安に行う。

教科書

特に指定しない

参考書、講義資料等

授業時に随時配布する

成績評価の方法及び基準

講義中に課せられる課題、レポート、自由課題演習の発表に基づき、数値計算法の理解度およびその実問題への応用力を評価し、それにより成績をつける。

履修の条件・注意事項

特になし