名古屋大学的一个研究小组利用日本最快的超级计算机，准确地模拟了东京周围晴天发生的空气湍流。然后，他们将他们的发现与飞行数据进行比较，以创建更准确的预测模型。这项研究发表在《地球物理研究快报》上。
虽然空气乱流通常与坏天气联系在一起，但即使在晴朗无云的日子里，机舱也会剧烈摇晃。被称为晴空湍流(CAT)，这些湍流的空气运动可以在没有任何可见的云或其他大气干扰的情况下发生。虽然导致CAT的确切机制还不完全清楚，但人们认为它主要是由风切变和大气不稳定驱动的。
CAT对航空安全构成了很高的风险。在一个平静的日子里，突然的湍流可能导致乘客和机组人员受伤，飞机损坏，航班运行中断。飞行员依靠其他飞机的报告、气象雷达和大气模型来预测和避开潜在的湍流区域。然而，由于CAT没有显示云或风暴等可见指标，因此检测和预报特别具有挑战性。
随着风的旋转和循环，气流会发生突然的变化，从而产生可以摇动飞机的涡流。因此，为了更好地理解CAT，科学家们使用大涡模拟(LES)来模拟它，这是一种用于模拟这些湍流的计算流体动力学技术。然而，尽管它对空气湍流的研究很重要，但最大的挑战之一是计算成本。模拟LES中涉及的复杂交互需要高水平的计算能力。
名古屋大学的研究小组利用高分辨率LES精密模拟湍流产生的过程，使用了一台名为Fugaku超级计算机的百亿亿次计算机。它是一个高性能的计算系统，目前是世界上第二快的超级计算机。
名古屋大学的良一吉村博士与东北大学的伊藤俊志博士等人合作，利用Fugaku巨大的计算能力，对冬季东京羽田机场上空的CAT进行了超高分辨率模拟，这是由低压和附近的山脉造成的。
他们发现，风速扰动是由开尔文-亥姆霍兹不稳定波的坍塌引起的，这是一种特定类型的不稳定波，发生在两层速度不同的空气之间的界面上。由于一层的速度比另一层快，它在拉低速度层时产生了类似波浪的效果。当大气波从西而来，在东而缩时，这种现象就会产生几个细小的漩涡，从而产生湍流。
在完成计算后，该小组需要确认他们模拟的漩涡是否与现实世界的数据一致。吉村说:“在东京周围，有很多观测数据可以验证我们的结果。”“有很多飞机在机场上空飞行，这导致了许多关于湍流和强烈震动的报道。东京附近的一个气球也进行了大气观测。当时记录的震动数据被用来证明计算是有效的。”
吉村说:“这项研究的结果将通过高分辨率模拟，使我们更深入地了解湍流产生的原理和机制，并使我们能够更详细地研究湍流对飞机的影响。”“由于在有限的3D区域内出现了明显的湍流，如果事先知道存在活跃的湍流，可以通过调整飞行水平来实现在该区域内不飞行的航线。通过提供更准确的湍流预报和实时预测，LES将提供一种智能的飞行方式。”
