地中CO2貯留における坑底圧とCO2プルーム予測の境界条件精度

地球温暖化対策として、二酸化炭素（CO2）を地中に閉じ込める技術が注目されています。この技術が安全に、そして効果的に行われているかを確認するには、地下の圧力や、注入されたCO2がどのように広がるかを正確に予測することがとても大切です。しかし、実際にコンピューターで地下の様子をシミュレーション（再現）しようとすると、計算を速くするために、地下全体ではなく、一部の限られた範囲だけを対象にすることがよくあります。この「截断領域」と呼ばれる限られた範囲を使うと、地下の圧力が広がる様子や、CO2がどれくらい広がるかといった予測が、本来の地下の様子とずれてしまうことがあるのです。

そこで、今回の研究では、この「限られた範囲」を使ったシミュレーションが、地下の圧力やCO2の広がり予測にどれくらい影響を与えるのかを詳しく調べました。地下の岩盤が均一な場合と、場所によって性質が違う不均一な場合の両方で、10種類の異なる「境界処理」方法を試しています。境界処理というのは、限られた範囲のシミュレーションで、その「端っこ」の部分をどう扱うかの工夫のことです。具体的には、地下の圧力の予測精度を測るために、本来の圧力との差（RMSEやNRMSE、ピーク圧力偏差）を計算したり、CO2がどれくらい広がったか（プルーム）を、本来の広がりとどれくらい重なるか（IoU）で評価したりしました。

その結果、一番大事なのは、限られた範囲のシミュレーションでも、地下の「隅っこ」にたまっているCO2の量（コーナー孔隙体積）をきちんと保つことだと分かりました。この「コーナー孔隙体積」を正しく扱うことが、限られた範囲のシミュレーションで、地下の圧力やCO2の広がりを現実の地下の状況に近づけるための、最も重要なポイントだと指摘しています。この研究は、地中CO2貯留の安全性を高めるための、シミュレーション技術の改良に役立つと考えられます。