hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教育と職業の日本的特徴に関する実証的研究

第1に,高校生とその母親を対象とした調査(「高校生と母親調査,2012」)を用い,高校生の子どもを持つ親の階層構造の分析を行い,家族の保有資本の総量および構成によって階層が分化すること,こうした階層の多次元性が高校卒業後の親子の進路希望に影響すること,が分かった。第2に,日本学生支援機構による「学生生活調査」を資料として,家庭の所得階層別の大学進学率の推計を行った。これにより,最近の格差の動きを確認し,家計の費用負担および奨学金制度に関する検討を加えて。さらに,兵庫県の高校3年生を対象とした「高校生の進路と生活に関する調査」を用い,大学進学時の奨学金利用のメカニズムを検討した。本研究は複数の社会調査データを用い、学校教育と職業との関係について客観的側面と主観的側面の両方に焦点をあてた検討を行った。その結果、(1)高学歴化が生じたにもかかわらず、学歴と職業の関連は弱まらず学歴の地位配分機能は安定していること、(2)人々の意識においては、専門学校卒で学校教育が「仕事で役に立った」と「専門的知識が身についた」への評価が高い一方、大卒者において「幅広い見方・考え方」を獲得したと認識する者が多く、この意識差は学生生活歴の違いを反映していること、さらに(3)社会階層は多次元の構造を持ち、家族の保有資本量と構成が次世代の子どもの教育にも影響していることなどが明らかとなった。これまでSSM調査データを中心に,世代や対象が異なる多様なデータを用いて,教育と職業との関連や,それが進路選択に及ぼす影響について検討してきた。今後は,最新の2015年SSM調査データの分析などにも着手し,教育と職業の関連に関する最近の動向を追うとともに,そのことが教育機会の不平等に持つ意味の解明などを目指し,階層化における教育の役割を探究する。研究成果については,学会で報告し,論文の執筆を進める。これまで世代や対象が異なる複数のデータを用いて,教育と職業との関連およびそれを中心とした社会階層構造の分析,そして社会階層構造と子どもの進路選択との関係について検討してきた。今後は,最新の2015年SSM調査データの分析も本格に進め,教育と職業の関連に関する最近の動向を追うとともに,そのことが教育機会の不平等に持つ意味の解明などを目指し,階層化における教育の役割を探究する。研究成果については学会等で報告し,論文の執筆を進める。教育社会学当初予定額との差額が生じたのは,学内業務との関係で出張期間を短縮せざるを得なかったこと,および物品購入額が予定をやや下回ったことによる。当初の予定通り,社会階層と教育関連の文献の購入および学会報告のために研究費を使用する。
弦理論における多彩な対称性とその起源

今年度は、代表者の研究部分についてのみ延長して研究を行ったため、それについて報告する。前年度の研究の中で超対称性の高いSYK模型について構成可能性が出てきたため、詳しく調べた。これに関しては現在も研究継続中である。一方で、超対称性を二つ持つSYK模型を格子上で実現する方法について、前年度の研究においても基本的な部分を得ることに成功していたが、さらにダブリングを防ぐ差分の入れ方に関し、より一般的な方法を見つけた。これによって、数値計算を行う上で、より実効性のあるパラメータを探すことが可能になった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(加藤)弦の場の理論を拡張し、零質量の高階スピンをそのスペクトルに持ち弦理論のようなハゲドーン温度を持つ新しい場の理論を構成した。またその高階スピンゲージ対称性を共変的にゲージ固定する方法も与えた。(風間)AdS/CFT対応の解明にとって質的に新しい情報を与える量として3点関数があるが、強結合領域における4次元の超対称ヤン・ミルズ理論の3点関数を、その双対であるAdS3 x S3中の弦理論の可解性の構造を駆使して具体的に計算することに成功し、弱結合領域で計算されていたものとの構造の類似を示した。(菊川)Lefschetz thimble上で定義される格子模型に適用可能なHMC法を開発した。有限密度下の複素スカラー場理論においては,4^4格子で複素ランジェバン法と矛盾のない結果が得られ,積分測度に現れる複素位相の効果は十分小さく抑えられることを確認した。(大川)飯森氏、野海氏、鳥居氏との共同研究に基づき、Berkovits型の超弦の開弦の場の理論のゲージ対称性を部分的にゲージ固定することにより、通常small Hilbert spaceと呼ばれる状態空間に基づく特異性のない超弦の開弦の場の理論が構成できることを明らかにした。(奥田)2次元超対称ゲージ理論の半球面上での分配関数を局所化により計算し、境界条件への依存性を決定した。その結果を応用し、ゲージ理論の可積分性から期待される対称性の一つであるSL(2)アフィン・ヘッケ代数を実現するドメインウォールを構成した。(米谷)当初、行列模型の立場から時空の起源を追求したが、弦理論そのものの非局所性の意味を追求することの重要性に思い当たり、時空の地平線と交差する弦理論の研究を進めた。KEKで開催された国際研究集会の招待講演でこの問題を中心に弦理論の課題を論じた。加藤は、宗・坂本両氏と開発した巡回ライプニッツ則に基づいて、N=2冪零超対称性をもつ量子力学模型を構成し、非繰り込み定理が格子上でも、特に冪零超対称性のみでも成立する事を初めて示した。また、拡張された弦の場の理論についてもNSR形式に拡張した。風間はAdS/CFTのメカニズムを明らかにする研究を続行し、特にN=4超対称ヤン・ミルズ理論におけるいわゆるSU(2)セクターの、これまで計算ができなかった一般的な3点関数の計算法を開発するとともに、可解性の立場から3点関数全体を支配し特徴付ける新しいモノドロミー関係式を導出することに成功した。米谷は、前年度に引き続き弦理論が示す時空非局所性の意味について考察を進め、特に通常の局所場理論における時空の地平面の概念の限界を弦理論により明らかにするための基礎的考察を行った。大川は、Erler,大学院生の竹嵜氏との共同研究により、Berkovits型の超弦の開弦の場の理論のゲージ対称性を部分的に固定して得られる理論とA∞構造を持つ最近構成された超弦の開弦の場の理論を関係付けることに成功した。奥田は、超対称ゲージ理論の局所化で指数定理や汎関数行列式の特殊な表示を用いる汎用性の高い計算法を開発し、vortexループや半球面分配関数の計算を精密化・一般化した。またループ演算子に関するレビュー論文を執筆した。菊川は、Lefschetz thimble上のハイブリッド・モンテカルロ法にフェルミオンの寄与を導入する場合に,フェルミオン行列式のゼロ点を境界にもつthimbleを考慮する必要があり,積分法にadaptive steppingの手法を取り入れることによって,解の精度を高めることを試みた.また,Molecular dynamicsにおいて,pseudoフェルミオンの手法を導入するためのコードの準備を進めた。加藤は、高階スピンをゼロ質量スペクトルにもつ拡張された弦の場の理論の研究を継続し、N=1超対称性をもつ場合への拡張を自由場の場合に行った。米谷は、M理論の具体的な構築に向け、以前に米谷等が提案した量子化された南部括弧のゲージ対称性を拡張し、BFSS行列理論の11次元ローレンツ共変性が明白な定式化を与えることに成功した。奥田は、2次元理論のdisorder型局所的演算子(vortex演算子)を大域的対称性の背景ゲージ場に渦状の配位を持たせることで定義し、ミラー対称性で現れる演算子との一致を超対称変換により示した。大川は、京都大学の国友氏との共同研究により、開弦でフェルミオンを記述するRamond sectorを含むゲージ不変な超弦の場の理論の作用を構成した。これは古典的には完全な超弦の場の理論の定式化の最初の例である。

菊川は、フェルミオン行列式のゼロ点を境界にもつLefschetz thimbleの経路積分への寄与を検証するために、1次元Thirring模型のLefschetz thimble structureを詳細に解析した。風間は、AdS/CFTの研究を続行し、前年度にSU(2)セクターで発見したN=4超対称ヤン・ミルズ理論の3点関数全体を支配する重要なモノドロミー関係式を全psu(2,2|4)セクターに拡張することに成功した。全体としては概ね順調だが、部分的にはやや遅れているテーマもある。それは、新たな進展を受けて研究の道筋を練り直した部分や、他に類似の研究がない独自のアプローチのため試行錯誤している部分などについてである。加藤は、前年度までの研究を発展させ、massless高階スピンモードをもつ拡張された弦の場の理論を、Ramondセクターを持つ場合に拡げ、超対称性を一つ持つ場合の自由作用を構成した。米谷は、M理論の非摂動的定式化に向けてMatrix理論の11次元時空共変性が明白な新しい定式化を提唱した。関連して南部力学のハミルトン・ヤコビ形式を提唱した。いずれも数十年来の未解決課題を前進させる成果である。風間は、N=4超対称ヤン・ミルズ理論のSU(2)セクターの3点関数に対して、モノドロミー関係式を用いることにより弱結合領域と強結合領域を同様の原理で扱う新しい方法を開発した。これにより強結合領域での解析性の理解を確立し、3点関数の完全な結果を得ることに成功した。大川は、Erler,竹嵜氏との共同研究で、フェルミオンを記述するRamondセクターを含み、A∞構造を持つ開いた超弦の場の理論の作用の構成に成功し、平成27年度に国友氏との共同研究で構成した作用と等価であることを示した。奥田は、2次元理論のdisorder型局所的演算子(vortex演算子)の複数の定義と、0次元場と2次元場の結合による演算子の関係を発見し、それに基づいて演算子がなす環の基本関係式を導いた。菊川は、複素-有効作用をもつ格子模型の数値シミュレーション法について、フェルミオン行列式のゼロ点を境界にもつ複数のLefschetz thimbleの経路積分への寄与を有効的に取り組む手法の検証と開発に取り組んだ。予想以上に進展した分担研究や、やや遅れている分担研究もあるが、全体的には、おおむね順調に進展していると言える。H29年度は、当初計画の最終年度であったので、これまでの研究のまとめも兼ねて、駒場研究会「弦・場・素粒子」を開催し、他機関の研究者との情報交換と討論等、研究交流を行った。各分担研究に関しては、以下の通り。■加藤は、N=2超対称SYK模型の格子化に成功し有限自由度の場合について解析を進めている。また、N=4超対称SYK模型の構成についても取り組みを開始した。■米谷は、前年度の研究成果(共変的行列理論、および南部力学のハミルトン・ヤコビ理論の定式化)に基づき、さらに発展させるべく考察を進めた。■風間は、ブラックホール時空の地平線近傍における、代表的な異なる観測者によって量子化されたスカラー場のヒルベルト空間の構造の詳しい比較研究を行い、等価原理が量子論的にも成り立つことを示した。■菊川は、H28年に引き続き、フェルミオン行列式のゼロ点を境界にもつ,複数のLefschetz thimbleの経路積分への寄与を有効的に取り組む手法の検証と開発に取り組んだ。
基本法則を実感して理解するための定量的化学実験教材とカリキュラムの開発

定量性のある実験を容易に確実かつ低いコストで行うための、器具の工夫、実験方法の開発を行った。半定量的な方法、有効数字1桁程度で数値が得られる方法、より精密な実験方法を考案し、それぞれの方法の不確かさを調べた上、実際に小学生や中学生、あるいは大学生が目的に応じた方法で実験を行って、教材、教具としての適切さと有効性を確認した。また、安価で多数作製できる簡易型の吸光光度計、蛍光光度計の活用方法の検討を行い、大学での基本的な化学実験に取り入れた。自作の簡易吸光光度計や簡易蛍光光度計改良し、適用範囲を拡大するため、ICP発光分析法などの既存の広く使われている方法と分析値を比較しながら、検討を行った。また、より簡単で確実な使用方法についても検討を行った。一方、目視によって比色分析を行う実験教材についても、より実験が容易で得られる値が正確になるような最適化をはかり、中学生を対象とした出前授業の形で学校現場における試行を行った結果では、短時間の実験で十分な正確さが得られることが分かった。滴定による定量的実験を誰でも短時間に確実に、かつ低いコストで、さらに仮設教室等の設備が十分といえない環境でも行えるようにするため、各種の小型の簡易ビュレットをディスポーザブルシリンジやガラス器具を用いて作製し、正確さ、精密さ、使用の容易さ、経費などについて比較検討した。この結果、目的に応じた適切な器具を製作して使用できるようになった。以上により、滴定による比較的高濃度の成分の定量、吸光光度法や比色分析法、蛍光光度法による微量、極微量成分の定量などが比較的容易に行えるようになってきたため、これらの定量的な分析方法を利用して化学反応の量的関係が理解できるような実験系と実験手順の検討を行っている。また、気体が関与する反応についても定量的な実験を行うために、気体の体積の簡便な測定方法について検討した上、化学量論あるいは化学平衡の理解につながる実験について検討した。定量的な実験を行うためには、体積を正確かつ簡単、確実にはかる方法が必要であるため、これについて引き続き検討した。広く使われている駒込ピペットや目盛付試験管の代わりにディスポーザブルシリンジを用いると、正確な体積を容易にはかり取れ、定量性のよい実験が容易に行える。これを中心に使用できるような実験条件とすることによって、操作に熟練を要する器具は使わないで精密な定量実験を行うことができた。逆に、全ての試薬溶液、試料溶液を1 mL単位で使用する実験にすることで、小学生でも容易に十分な定量性のある実験も行えた。さらに、0.1 mLを下回るような少量の溶液を簡単にはかり取るための安価な器具の作成およびそれを使った実験についても検討した。これまで開発、改良を続けてきた、発光ダイオードとフォトダイオードを用いた簡易型の吸光光度計を応用して、指示薬の濃度を測定を測定し、化学平衡について理解してその平衡定数を求める実験が容易に行えた。また、連続変化法によって錯体の組成を決定する実験もこの簡易型の吸光光度計で行え、上で述べたディスポーザブルシリンジを用いた溶液調製方法と組み合わせた実験方法によって、大学の学生実験において限られた時間内で多人数が一斉に正確な実験を行えるようにした。吸光光度計を発展させた簡易型の蛍光光度計を用いると、蛍光を有する有機化合物の定量や、蛍光試薬を使って極微量の金属の定量が行えた。本年度は、研究代表者が以前から開発してきた定量化学分析教材の改良を主に行った。(1)簡易吸光光度計を用いた実験プログラムの改良研究代表者はこれまでに開発、改良してきた簡易型の吸光光度計を活用して、より簡単な実験プログラムの開発を行った。(2)目視による比色分析実験プログラムの作成簡易吸光光度計は、中学生や高校生、あるいは大学生にとって有効な実験器具、教材であるが、小学生となるとやや理解が難しいと考えられる。これに対し、目視による比色分析であれば、数値化より単純かつ感覚的に微量な成分の定量分析行うことができると考えられる。しかし、実験操作の正確さが求められる点は、他のより高度な分析方法と変わりはない。本研究においては、試料処理から発色操作まで簡単かつ正確に行える実験方法、手順の開発を試み、小学生対象の実験教室で実施した。その結果、小学生も実験操作の意味を理解しつつ、試料の保証値あるいは市販分析機器による測定値とよく一致する分析値を得ることができた。(3)ごく簡易な小型ビュレットを用いた容量分析金属イオンを定量するために、ごく簡易なビュレットと小型のイオン交換カラムを用いたイオン交換ー中和滴定法を開発してきたが、これに加えてキレート滴定による金属イオンの定量も同様の簡易ビュレットを用いる手順を開発した。この方法を大学初年度の授業に取り入れたところ、極めて短時間でよい分析値を得ることができ、有効な方法であることが確認された。

2011年度は震災の影響で実験室が使えない期間があったために当初の計画よりもやや遅れを生じてしまい、2012年度はその遅れを取り戻しつつあるが、2012年度にもまた改修工事のために半年の間使用できない建物、実験室があったため、教具の製作やそれを使用しての実践を一部実施することができず、完全に遅れを取り戻すには至らなかった。2011年3月11日の地震により実験室、実験器具等が被害を受け、また建物の補修期間中にも実験室が使えなくなったことにより、当初の予定通りには研究を遂行することができなかった。これまでに、様々な定量的な分析手段について検討を行ってきており、それをさらに発展させるとともに、これを活用して、化学反応の法則、粒子概念を理解できる実験プログラムの開発を行い、児童生徒による実験を通じて評価を行う。。実験室の補修工事が2011年度末で完了したので、破損した器具類を補充して研究を遂行することが可能となった。また、被災した小中高等学校においても復旧が進んできているため、これらの学校の協力を得て、新たな教材の開発を行う方針である。また、被災した学校の実態にも合った、復興に寄与する教材の開発を目指す。教材・教具の開発・製作およびそれを使用しての授業実践のために必要な実験器具や薬品をすみやかに購入するとともに、学校現場の実態調査および出前授業のための旅費、授業実践のためのティーチングアシスタント謝金の支出に研究費を使用する。震災で遂行できなかった研究を行うため、必要な物品の購入、旅費および謝金の支出に研究費を使用する。
干潟域の干出・冠水が駆動する流れ-底質間相互作用の解明と干潟環境の時空間変動予測

平成30年度は,平成29年度に引き続いて,干出・冠水を生じる水域における海水流動特性の把握を目的とし,博多湾西部に位置する今津干潟に注ぐ江ノ口川における水位観測を中心に研究を推進した。観測では,2018年9月13日10月13日に,浜崎今津漁港および江ノ口川河道内の5地点に水位計を設置し,水位の連続観測を行った。観測された水位データに対するスペクトル解析の結果から,潮汐成分以外に周期3060分の水位変動が継続的に発生していることが確認された。加えて,観測対象海域の地形を考慮した数値計算を実施し,水位観測データに対する調和解析結果との比較を行った。M2潮,M4潮,MS4潮に着目して観測値と計算値を比べたところ,M2潮については河道の上流側ほど振幅が小さくなる傾向がみられ,数値計算において振幅は過小に,その減少率は過大に評価された。一方,M4潮やMS4潮の振幅は河口側から上流に向けて微増し,数値計算においては絶対値,減少率ともに過大評価となった。位相については,M2潮,M4潮,MS4潮のいずれの場合も河道の上流側ほど位相の遅れが生じることが確認された。数値計算において,MS4潮の位相の遅れは概ね再現されたものの,M2潮とM4潮の位相の遅れは過大に評価される結果となった。このことから,底面境界条件の設定方法や遡上フロントの力学機構に関する検討を進めるなど,数値計算における問題点を整理・改善する必要がある。また,前述の周期3060分の水位変動が今津干潟内の物質輸送に与える影響についても評価が必要である。観測データの充実化が課題ではあるが,現地観測体制の確立,観測データの取得と観測における問題点の整理,および数値モデルの整備を推進できていることから,おおむね順調に進展していると判断した。平成31年度も引き続き観測データの蓄積を図る。さらに,数値計算を併用した現象の解明を推進するために,現地観測と平行して数値モデルの整備・改良を実施する計画である。平成29年度は,干出・冠水を生じる水域における海水流動特性の把握を目的として,博多湾西側に位置する今津干潟に注ぐ江ノ口川での現地観測を中心に研究を推進した。現地観測を行った江ノ口川河道は,川幅約30mであり,平常時の流量が小さく,干潮時には極めて小規模な澪筋を除いて干出する。観測期間は,2017年11月18日11月19日(大潮)の2潮汐間であり,潮差は約1.3mである。現地観測では,超音波ドップラー流向流速計の係留による流向流速分布測定,圧式波高計による波高測定,濁度計による濁度測定を中心に実施した。また,前述の観測期間を含む2017年11月3日2018年1月3日に河道内の4地点で水位計による潮位観測を行った。その結果,上げ潮時,下げ潮時に,主流方向の流速が大きくなる潮汐周期の流速変動が卓越していることが観測された一方で,満潮付近に周期約50分の水面変動,およびそれに応じた流速変動が確認された。この水面変動については,今津干潟における現象の影響を受けていると推察されるため,引き続き検討が必要である。さらに,流速の鉛直分布の対数則への適合状況を確認したところ,上げ潮時の底層付近では対数則とのよい一致が見られた。一方で,下げ潮時には,水深がおおよそ0.6m以下となる時間帯に対数則から大きく外れる特徴的な流速分布が確認された。観測時には河口側から河道に沿って平均2.3m/s(最大6.8m/s)の風が吹いており,吹送流の影響も考えられるが,特徴的な流速分布の発生要因は特定するには至らなかった。この点については,引き続き実測データを取得するとともに,数値計算を併用した検討が必要と考えている。

数値計算において,MS4潮の位相の遅れは概ね再現されたものの,M2潮とM4潮の位相の遅れは過大に評価される結果となった。このことから,底面境界条件の設定方法や遡上フロントの力学機構に関する検討を進めるなど,数値計算における問題点を整理・改善する必要がある。また,前述の周期3060分の水位変動が今津干潟内の物質輸送に与える影響についても評価が必要である。観測データの充実化が課題ではあるが,現地観測体制の確立,観測データの取得と観測における問題点の整理,および数値モデルの整備を推進できていることから,おおむね順調に進展していると判断した。平成29年度に良好な気象条件下でのデータ取得ができなかったことから,平成30年度も引き続き観測データの蓄積を図る。さらに,観測された現象に関する検討に数値計算を併用することが好ましいことから,数値モデルの整備・改良も平行して推進する計画である。平成31年度も引き続き観測データの蓄積を図る。さらに,数値計算を併用した現象の解明を推進するために,現地観測と平行して数値モデルの整備・改良を実施する計画である。残額が少額であったことから,次年度の消耗品購入費の一部に充てることとした。
プロジェクト・ベース学習がキャリア教育に及ぼす効果の分析に関する研究

米国ミネソタ州で開発されたProject-Based Learning(以下、PBL)は、「有能な社会人の育成」を目標に掲げている点で、わが国のキャリア教育に示唆を得ることができるとの仮説を立てて研究を行った。その結果、PBL校の多くが卒業後の進路や生活を想定したカリキュラムを有した構成を行っており、日常的なの学びが将来的な見通しとの関連で行われていることが明らかにした。キャリア教育の多くが職場体験など非日常的な学習で占められるわが国に大きな示唆を与えるものと思われる。アメリカ・ミネソタ州で開発されたプロジェクト、ベース学習(Project-BasedLearnihg,以下PBLとする)は,「有能な社会人」の育成を目標に掲げ,多くの成果を挙げている。本研究では,以前から行っていたPBLの開発者だちとの研究交流を継読するとともに,おが国における普及と実践化を意図しで展開された。その目的に沿って,平成19年9月にミネソタ州とワシントン州でPBLをコアカリキュラムとして導入している学校の視察を実施した。また,研究代表者らが運営委員として参加している千葉県旭市の「旭3S事業(AsahiSupportSystemforStudents)の支援と助成対象になったチームの活動支援と評価を行った。その結果,ミネソタ州とワシントン州では,地域のもつ資源(人,施設など)を最大限に活用したPBLの展開が積極的に試みられており,地域環境に支えられた学びのモデルとして確立されつつあることが確認できた。また,キャリア教育において目標とされる資質、力重の育成は,PBLを援用した追究のプロセスで高いレベルで獲得ざれることが明らかになった。とりわけ,関係性を支えに自律性を獲得するという基本的道筋は,日常的な学びの場面での環境構成に対して重要な示唆を与えるとともに,特別な機会や装置を必要としないキャリア教育のあり方への提言となり得ることを示している。この点は,とりわけ小、中学校の義務教育段階のキャリア教育において,持続可能性を保障するという視点から重要な示唆を与えるものと思われる。アメリカ・ミネソタ州で開発されたプロジェクト・べ-ス学習(Project-Based Learning、以下PBL)は、「有能な社会人の育成」を目標に掲げている点において、わが国で現下の課題となっているキャリア教育に示唆を得ることができるという見通しのもとに、以前から行っていた開発者たちとの研究交流を継続するとともに、PBLがもたらす教育的効果をキャリア教育の視点から考察することを目的として行われた。その目的に沿って、平成20年5月にミネソタ州及びネバダ州のPBL校視察を行うとともに、同年8月にミネソタ州にある学校支援組織としてのエドビジョン(EdVisions)から3名の講師を招聘して「エドビジョンセミナー2008」を開催した。また、同時進行的にわが国における実践展開を研究協力校及び機関などと連携して行った。その結果、PBL校の多くが卒業後の進路や生活を想定したカリキュラム構成を行っており、生徒たちの学びは自分の将来的な見通しと結びつけて行われていることが明らかになった。また、わが国においても、周囲との関係や社会的視野における学びの展開が、自分への強い自信や将来的見通しを獲得させることが明らかになった。この点は、キャリア教育の多くが職場体験などに向けられるわが国の現状に大きな示唆を与えると思われる。
化学物質のDNA損傷スクリーニング法に関する研究

平成7年度においては、DNA損傷応答遺伝子の一つであるRNR3の5'プロモーター領域(-800bp)をβ-ガラクトシダーゼ構造遺伝子(RNR3-lacZ)に連結した後、酵母に導入し、DNA損傷によるRNR3の誘導発現がβ-ガラクトシダーゼの活性として検出できる系を作製した。DNA付加物生成能力を持つ化学物質でもRNR3は誘導され、種々のDNA損傷にたいしてレスポンスすることが判明した。また、ラットチトクロームP4501A1(CYP1A1)を発現させた酵母にRNR3-lacZを導入し、DNA損傷における代謝の関与を検討した結果、本システムではチトクロームP450代謝産物のDNA損傷性も検出可能となった。この結果は、Biochemical Pharmacology 50(10):1695-1699,1995に報告した。平成8年度においては、申請者らはDNA損傷応答遺伝子であるリボヌクレオチドレダクターゼ遺伝子(RNR3)の誘導発現メカニズムについて検討した結果、RNR3はupstream repressor sequenceが特異的な結合蛋白因子と相互作用することによって誘導調節されることが明らかになった。これらの結果については、Biochemical and Biophysical Research Communications(222:280-286,1996)に発表した。平成9年度においては、申請者らはヒト細胞を用いてDNA損傷を検出する系を確立するための基礎的検討として、化学物質曝露による損傷応答遺伝子および修復遺伝子の挙動について実験した結果、DNA損傷を検出する系として、gadd153遺伝子の有用性が確認された。これらの結果については、日本衛生学雑誌52巻p208に発表した。化学発癌では、細胞がイニシエーションを受けてからいくつかの段階を経て癌化すると考えられており、DNA付加物生成などによるDNA損傷が修復の段階で点突然変異や染色切断をおこし、そのイニシエーションとなると考えられている。平成7年度においては、申請者らは(1)発癌の第一段階になっていると推定されているDNA付加物がどのようなヒトチトクロームP-450遺伝子により作成されるが、および(2)培養神経細胞におけるDNA損傷の機序、について検討した。2種の異なる性質のチトクロームP-450遺伝子(CYP1A1またはCYP2B5)を組み込んだ酵母に代謝経路の異なる2種の物質、芳香属アミノ化合物(メチレンビス-o-クロルアニリン(MBOCA))およびベンツ(a)ピレン(B(a)P)を曝露させ、生成されるDNA付加物をポストラベル法にて検出した。MBOCA曝露では、CYP2B5におけるDNA付加物生成はCYP1A1よりも顕著であった。B(a)Pを曝露した場合は、CYP1A1またはCYP2B4のいづれにおいても付加物は検出されず、チトクロームP-450だけではDNA損傷性を有する物質まで代謝されないことが確認された。MBOCAにおいては、チトクロームP-450の種類によって生成されたDNA付加物が異なることから、酵母にチトクロームP-450を導入することにより代謝活性の相違によるDNA付加物生成の相違を簡単に検出できる系を確立できたといえる。これらの結果については、Experimentia(51:564-568、1995)に発表した。現在次の段階として、化学物質暴露によるDNA損傷応答遺伝子であるリボヌクレオチドレダクターゼ遺伝子(RNR3)の誘導及びその誘導発現機構に関する実験を実施中である。また、培養神経細胞におけるDNAの断片化についても、現在実験中である。化学発癌では、細胞がイニシエーションを受けてからいくつかの段階を経て癌化すると考えられており、DNA損傷が修復の段階で点突然変異や染色体切断をおこし、そのイニシエーションとなると考えられている。

平成8年度においては、申請者らは(1)DNA損傷応答遺伝子であるリボヌクレオチドレダクターゼ遺伝子(RNR3)の誘導及びその誘導発現機構、および(2)培養神経細胞におけるDNA損傷の機序、について検討した。RNR3のプロモーター遺伝子(720bp)をエキソヌクレアーゼIIIにより5′側から削除することによって得られた様々の大きさのフラグメントをシャトルベクターYEp353のlacZ遺伝子に結合してミュータントプラスミドを作製した。このプラスミドを酵母JE1003.1E株に導入し、1μM4-ニトロキノリンオキシド(4NQO)を4時間曝露して、RNR3遺伝子の発現に及ぼす5'側削除の影響をβ-ガラクトシダーゼ活性で測定した。β-ガラクトシダーゼ活性値の変化から、-221と-186の間に強力なサプレッサーがあると考えられた。この塩基配列に酵母の核蛋白が結合するか否かをゲルシフトアッセイしたところ、DNA損傷のないコントロールではDNA一蛋白結合物が検出されたが、4NQO曝露によりDNA損傷のおこっているものでは結合は消えており検出されなかったことから、RNR3は、この塩基配列が特異的な結合蛋白因子と相互作用することによって誘導調節されることが明らかになった。これらの結果については、Biochemical and Biophysical Research Communications(222:280-286,1996)に発表した。延在次の段階として、ヒト細胞におけるDNA損傷応答遺伝子について実験を実施中である。また、培養神経細胞におけるDNAの断片化についても、現在実験中である。化学発癌では、細胞がイニシエーションを受けてからいくつかの段階を経て癌化すると考えられており、DNA損傷が修復の段階で点突然変異や染色体切断をおこし、そのイニシエーションとなると考えられている。平成7、8年度において、申請者らは真核細胞である酵母におけるDNA損傷検出系について研究を行い、その成果を既に報告した。平成9年度においては、申請者らはヒト細胞を用いてDNA損傷を検出する系を確立するための基礎的検討として、化学物質曝露による損傷応答遺伝子および修復遺伝子の挙動について実験した。ヒト細胞としてHeLa細胞およびヒトリンパ球を用い、損傷応答遺伝子としてgadd153遺伝子、修復遺伝子としてヌクレオチド除去修復(NER)遺伝子のうちXPB,XPD,XPG遺伝子を観察した。XPB,XPD,XPG遺伝子のmRNAは、4NQOおよびUV曝露の有無にかかわらず常に一定レベル発現し、4-ニトロキノリンオキサイド(4NQO)および紫外線(UV)曝露による顕著な誘導はみられなかった。一方、gadd153遺伝子のmRNAは、常にある程度は発現しているが、4NQO、UV、またはメチルメタンスルホン酸曝露により顕著に誘導された。これらのことから、DNA損傷を検出する系として、gadd153遺伝子の有用性が確認された。これらの結果については、日本衛生学雑誌52巻p476に発表した。
ユビキチン系が関与する新規NF-κB活性化機構と炎症との関連

我々は、SHARPIN、HOIL-IL、HOIPからなるユビキチンリガーゼ複合体(LUBAC)が、全く新しい直鎖状ポリユビキチン鎖を形成することを見いだし、生理的には炎症や免疫制御に重要なNF-κBの制御に関わることを明らかにした。さらに、SHARPINが欠失したcpdmマウスでは、LUBACの発現量が低下することでNF-κB活性が減弱し、慢性皮膚炎を発症することを示した。これらの結果から、直鎖状ポリユビキチン鎖はNF-κB活性化に必須な新たな翻訳後修飾であることが示された。タンパク質のユビキチン化修飾は、タンパク質分解、細胞内局在、シグナル伝達、DNA修復など多彩な細胞機能に関連することが示されている。これらの機能発現にはユビキチンの架橋様式の差違が深く関与し、Lys48型ポリユビキチン鎖は分解シグナルとして、Lys63型はシグナル伝達やDNA修復に機能することが知られている。我々はHOIL-1LとHOIPからなるRING型ユビキチンリガーゼ複合体(LUBAC)がユビキチンのN末端α-アミノ基を介する新規の直鎖状ポリユビキチン鎖を形成することを同定した。さらにこのユビキチンリガーゼが古典的NF-KB経路を強く活性化することを見いだした。そこで本研究で我々は、LUBACユビキチンリガーゼによるNF-KB活性化機構の解明を試みた。その結果、LUBACは生理的にNEMO(NF-KB essential modulator, IKKγ)を直鎖状ポリユビキチン化することでIKBキナーゼの活性化を導き、古典的NF-KB経路を活性化することを明らかにした。さらに、HOIL-1のノックアウトマウスでは炎症性サイトカイン(TNF-αやIL-1β)によって惹起されるNF-KB活性化が減弱し、相反してJNK経路が活性化されることによって肝細胞のアポトーシスが充進した。これらの結果はNEMOの直鎖状ポリユビキチン化が生理的なNF-KB活性化に含まれることを示している。本成果はNature Cell Biology誌に発表した。さらに同誌のほか、Nature Review Molecular Biology誌のHighlight、Science Signaling誌のEDITOR'S CHOICEにて紹介されるなどの反響を得ている。タンパク質のユビキチン化修飾は、タンパク質分解、細胞内局在、シグナル伝達、DNA修復など多彩な細胞機能に関連する。我々はHOIL-1LとHOIPからなるRING型ユビキチンリガーゼ複合体(LUBAC)がユビキチンのN末端α-アミノ基を介する全く新しいタイプの直鎖状ポリユビキチン鎖を形成することを同定した。生理的にLUBACはNEMO(NF・κB essential modulator, IKKγ)を直鎖状ポリユビキチン化することでIκBキナーゼの活性化を導き、古典的NF-κB経路を活性化することを明らかにした(Nature Cell Biol, 2009)。本年度の研究として我々は、まずLUBACによるNF-κB経路活性化に必要とするNEMOの直鎖状ポリユビキチン鎖長の解析を行った。NEMOのC末端に17分子のコビキチンを直鎖状に連結し、NF-κB活性化能を調べた結果、2分子以上のユビキチン付加で十分なNF-κB活性化を導くことが明らかになった。これまで、タンパク質分解では4分子以上のポリユビキチン化が必要と報告されていたが、NF-κB活性化に必要なユビキチン鎖長が初めて明らかになった。さらに、直鎖状ポリユビキチン化修飾を負に制御する脱ユビキチン化酵素の解析をおこない、円柱腫の原因遺伝子であるCYLDがLys63型同様に直鎖状ポリユビキチン鎖を分解し、LUBACによるNF-κB経路活性化を抑制することを見いだした。これらの成果は平成21年度日本生化学会大会にて発表し、現在投稿準備中である。我々はHOIL-1LとHOIPからなる複合体がユビキチンのLys側鎖ではなく、N末端α-NH_2基を介した全く新しい直鎖状ポリユビキチン鎖を形成することを見いだし、生理的にはTNF-α刺激依存的にIκBキナーゼの制御サブユニットであるNEMOを直鎖状ポリユビキチン化することで、NF-κBの活性化を導くことを示した(Nature Cell Biol.2009)。

さらに本研究において我々は、HOIL-1L欠損細胞においてもHOIPが完全には消失しないことからHOIPの新規結合タンパク質の検討を進め、HOIL-1Lと有意な相同性をもつSharpinが、HOIL-1L/HOIPとともに約600kDaの三者複合体を形成することを同定した。Sharpin/HOIL-1L/HOIP複合体は直鎖状ポリユビキチン鎖形成リガーゼ複合体(LUBAC)として機能し、刺激依存的にNEMOをユビキチン化することでNF-κBの活性化を導く。さらに、cpdmマウスと呼ばれるSharpinの自然変異マウスが報告されており、NEMOの機能不全型遺伝病であるEDA-IDに類似した慢性皮膚炎やバイエル板欠損など免疫系異常の症状を呈する。その発症機序は不明であったが、cpdmマウス由来細胞ではSharpinの欠損によりLUBACの他のコンポーネントであるHOIL-1LやHOIPの発現が低下することで、TNF-αやCD40刺激に伴うNF-κB活性化が減弱することを明らかにした。すなわち、直鎖状ポリユビキチン化はその異常が種々の疾患と関連するNF-κB活性化に必須な翻訳後修飾であることが明らかとなり、これらの成果をNature誌に発表した。
就学前の家庭における教育的かかわりが就学後の子どもの適応と学力に与える影響

本研究の目的は、幼児期における家庭での教育的かかわりが、小学校1年時の子どもの学校生活への適応に与える影響について検証することである。研究Iでは、幼児を持つ保護者を対象とした縦断的な質問紙調査の結果から、親の受容的な養育態度と子どもの生活習慣の確立が、1年時の学校生活への適応にポジティブな影響を及ぼすことを明らかにした。研究IIでは、小学校1年生に対する国語の学力テストの結果と、研究Iの保護者データをマッチングして分析を行った。その結果、幼児期における親の教育的かかわりや読書環境は、国語の学力には直接的には大きな影響を及ぼしていなかったが、子どもの国語への関心や意欲を高めることが確認された。本研究は、幼児期の家庭での教育的かかわりが、小学校就学期における子どもの学校生活への適応にどのような影響を与えるかについて検証することを目的としている。本研究の意義は、保護者とその児童を対象とした縦断的な調査を実施することによって、幼児期の家庭での教育的なかかわりが小学校入学後の子どもの発達に与える影響について、因果関係を含めて検証できることである。そこで、第一次調査では、幼児を持つ保護者への縦断的な質問紙調査の実施、第二次調査では、小学校1年生の児童への質問紙調査の実施を計画している。今年度はまず、第二次調査の協力校を募り、都内22校の小学校から了承を得た。続いて、各小学校の学区内にある私立・公立の幼稚園、保育園に調査の協力を依頼し、幼稚園21園、保育園54園を通じて、第一次調査を実施した。調査票は、母親の養育態度、育児感情、文字や数への教育的な取り組み、絵本の読み聞かせ、小学校への入学準備状況、家庭内における文化的資本・環境、習い事、そして、子どもの発達(問題行動、自己制御機能)等に関する設問で構成されている。現在、第一次調査によって得られたデータを入力中である。また、第一次調査と並行して、パイロット的に実施した調査の分析を行った。その結果、子どもへの教育費や世帯年収が高い家庭、また、親の学歴が低い家庭では、早い時期から子どもに対して、文字や数の教育を熱心に行う傾向が見られた。一方で、家庭にある蔵書数が多い家庭(絵本や漫画を除く)では、子どもに自分自身で考えさせるような促しを積極的に行っていたが、こうしたかかわりの多さと親の学歴や世帯年収は関連が見られなかった。このような結果が本調査によっても得られるかどうか、また、縦断的に検証した結果、幼児期の親のかかわりが子どもの発達にどんな影響を与えるのかについて、今後調査並びに検証を進めていく。本研究の目的は、幼児期の家庭での教育的かかわりが、小学校就学期における子どもの学校生活への適応にどのような影響を与えるかについて検証することである。具体的には、第一次調査として、幼児を持つ保護者への縦断的な質問紙調査、第二次調査では、小学校1年生の児童への学力検査の実施を計画している。今年度は、13月の学期末において、1年生の児童に対して、国語に関する学力検査を実施した。昨年度実施した同小学校の学区内の幼稚園・保育園に子ども通わせる保護者への質問紙調査の集計を行った。調査票は、母親の養育態度、文字や数への教育的な取り組み、小学校への入学準備状況、家庭内における文化的資本・環境、習い事、そして、子どもの発達(問題行動、自己制御機能)等に関する設問で構成されている。第一次調査の結果、「子どもと一緒に昆虫をつかまえたり、植物を観察したりする」、「子どもと一緒に家で動物を飼ったり、植物を育てたりする」などのかかわりは、保育園児より、幼稚園児を持つ家庭において積極的に行われている傾向がみられた。また、挨拶や公共の場面でのマナー、食事に関すること等について、ほとんどの親がしつけていると答えているが、目上の人への敬語の使い方に関するしつけについては、幼稚園児の保護者は8割が実施しているのに対して、保育園児の保護者では、約6割であった。教育的なかかわりについては、幼稚園・保育園ともに、子どもの疑問に答えたり、子どもが自ら考えようと促すような働きかけを家庭で積極的に行っていた。しかし、家庭で子どもに文字を教えたり、簡単な算数を教えている、また、家庭でワークブックや知育玩具を利用している割合は幼稚園の方が高かった。子どもの自己制御機能の発達については、自分の考えをきちんと主張したり、嫌なことをされた場合にはっきりと「やめて」と言える割合は、保育園児の方が高いことが明らかになった。本研究は、幼児期の家庭での教育的かかわりが、小学校就学後における子どもの学校生活への適応にどのような影響を与えるかについて検証することを目的としている。その第一段階として、幼児を持つ保護者への縦断的な質問紙調査を実施する。今年度は、調査の協力先である自治体の教育委員会や保育所・幼稚園と調査実施のための調整を重ねるとともに、質問紙票の作成を行った。調査票は、母親のしつけスタイル、育児感情、周囲からのサポート、文字や数への取り組み、小学校への入学準備状況、子どもの将来への期待、家庭内の文化的資本・環境、そして、子どもの発達(問題行動の有無、自己制御機能)について尋ねる項目を含む。これらのうち、しつけスタイル尺度については、予備調査で得られたデータの分析から、受容的、統制的、過干渉の3つの因子により構成されることが明らかになった。

さらに、これらのしつけスタイルと母親の育児感情との関連を検証した結果、子どもの行動や態度に対する負担感が強い母親ほど、子どもに対して受容的な関わりをせずに、統制的なしつけスタイルをとる一方で、子育てへの肯定感が高い場合には、受容的に関わっていることがわかった。また、育児への束縛による負担感や子どもの発達や育ちへの不安感が高いほど、過干渉である傾向が見られた。こうしたしつけスタイルの違いは、幼児期の子どもの発達にも影響を及ぼすことが考えられるが、母親が子育てに対してどんな感情を抱いているかによって、子どもへのかかわり方が異なることが明らかになった。今後は、この他の項目選定に関しても、予備調査の結果や先行研究の知見を参考にさらに検討を重ねた上で、家庭での親子のかかわりが就学期における子どもの発達に与える影響について検証を進めていく。本研究の目的は、幼児期の家庭での教育的かかわりが、小学校就学期における子どもの学校生活への適応にどのような影響を与えるかについて検証することである。研究Iとして、幼児を持つ保護者が家庭においてどのようなかかわりを行っているかを明らかにすべく、縦断調査を行っている。2014年度は、小学1年生を持つ保護者を対象に第3次質問紙調査を実施し、現在調査票を回収中である。また、研究IIでは、研究Iに協力してくれた家庭の幼児を追跡し、小学校を通じて、1年生の学力検査を行った。2014年度は、昨年度の調査協力校のうち計4校に通う小学1年生(約360名)に対して、国語に関する学力検査を実施、現在、集計作業を行っている。また、今年度は、2012、13年度に実施した保護者への質問紙調査から得られたデータを中心に分析を行った。本研究では、小学校入学後の適応状況を示す指標の一つとして、「教師・授業への適応」(「担任の先生のことが好きである」「楽しく授業を受けている」等の項目で構成)と「生活全般への適応」(「学校でのできごとについて話す」「宿題は自分から進んでやる」等の項目で構成)に関する尺度得点を用いた。分析の結果、これらの得点は、幼児期の家庭における保護者の「受容的な養育態度」得点や、子どもの「基本的な生活習慣」得点が高いほど、高くなることが明らかになった。加えて、幼児期において、外向的な問題行動傾向が強い子どもは、小学校入学後の「生活全般への適応」得点が低かった。一方、家庭の社会経済的地位(SES)は、「教師・授業への適応」「生活全般への適応」得点には直接的に影響を及ぼしていなかったが、母親の「受容的な養育態度」得点は、母親が高学歴かつ、世帯年収の多い家庭においてそうでない家庭よりも高い傾向が見られた。これらのことから、SESによる差は、親のかかわりを媒介し、子どもの発達に間接的に影響を与えている可能性が示唆された。研究期間内には第一次調査として、首都圏に在住の幼児を持つ保護者に対する縦断的な質問紙調査を実施し、計607名分の縦断データを得た。調査票は、母親の養育態度、育児感情、文字や数への教育的な取り組み、絵本の読み聞かせ、小学校への入学準備状況、家庭内における文化的資本・環境、習い事、子どもの発達(問題行動、自己制御機能)、小学校生活への適応状況等に関する設問で構成されている。
重力分離を応用した成層圏大気循環の研究

大気球を用いた成層圏大気観測と数値モデルを用いた理論的研究の成果をまとめ、重力分離と大気年代を用いた成層圏大気循環の研究を前進させた。赤道上空において大型気球を用いて採取された成層圏大気サンプルを分析することで、CO2およびSF6の濃度、大気主成分の同位体比を分析し、高度に依存する大気年代および重力分離を明らかにした。二次元の大気輸送モデルを用いたシミュレーションから、熱帯の鉛直輸送が強化されるにつれて、重力分離効果が減少することがわかった。本研究の結果は、成層圏大気の輸送プロセスの変動を把握するために、大気年代と重力分離の組み合わせが有効であることを強く示唆することができた。2015年8月に北海道大樹町において新たに気球実験を実施し、これによって得られた大気試料を用いて最新の成層圏大気における重力分離データを取得した。この気球観測は、これまでに長期にわたって国内外において成層圏大気採取の実績があり、過去のデータとの比較により長期の変動を調べることや、緯度による違いを調べることが可能となった。現有の気球搭載型クライオジェニックサンプラーを大型気球によって放球し、気球の上昇・下降時に大気採取を実施した。実験は、JAXA・宇宙科学研究本部大気球実験グループと協力し、北海道大樹町にある大樹航空宇宙実験場において実施した。試料空気の採取は、対流圏界面直上のおよそ14kmから最高到達高度35km付近までを、概ね高度幅2kmごとに区切り、合計11の高度において実施した。試料採取後は、クライオジェニックサンプラーと気球を切り離し、観測器をパラシュートで海上に降下させ、無事にサンプルを回収することができた。採取された大気試料は、連携研究者である産業技術総合研究所・石戸谷に送られ、大気主成分の酸素、窒素、アルゴンの各同位体比と、O2/N2比、Ar/N2比を、超高精度質量分析計を用いて計測された。その後、試料は宮城教育大学、東北大学、東京工業大学に分配され、平均年代を推定するために必要なCO2濃度とSF6濃度、さらに温室効果気体であるCH4、N2Oの濃度や同位体比なども計測された。さらに前年度2月に実施された西部太平洋の赤道において実施された気球実験にも成功しており、そのサンプルの分析によって赤道域の重力分離データを取得できた。これらの結果をもとに、2次元大気化学輸送モデルを用いて重力分離の再現実験を実施した結果、成層圏大気の重力分離に緯度方向の不均一があり、ブリューワ・ドブソン循環にともなう大気輸送過程と緯度に依存した重力分離の強さが関係があることが示唆された。当初計画していた新たな気球観測の成功によって、最新の成層圏重力分離データを取得できたことは大きな進展であった。大型の気球実験を用いた成層圏大気サンプリングでは、様々な条件に左右され、当初予定した全ての高度で大気を採取することは難しい。今年度の気球実験では、気球飛翔コントロールの制約上、フライト時間が短縮されたが、サンプリング高度や高度間隔を調整し、予定した全ての高度において十分な量のサンプル採取を実現することができた。一方で、数値計算による重力分離の再現については、一部について計画段階の予想とは異なる結果となった。通常、成層圏大気の数値シミュレーションでは分子拡散のなかの温度拡散が考慮されていないが、観測された重力分離に対して温度拡散が寄与していると考え、新たに温度拡散項を数値シミュレーションに加えた。その計算結果では、重力分離に対する温度拡散の影響は十分に小さいことが示された。このことから、観測された重力分離の緯度分布に対する温度勾配の影響は小さいと考えられ、主に大気輸送過程と重力による拡散によってつくられる構造であることがわかった。この点は数値計算によって新たに判明した点であるので、次年度の研究計画において修正する予定である。平成28年度には、主に重力分離の数値モデルと観測データを用いて、重力分離と成層圏大気循環の変動の関係について理論的な研究を進めた。対流圏から成層圏にかけて鉛直数十kmの大気において存在している重力分離が、どのようなタイムスケールで時間発展するのかはこれまで明らかにされていなかった。このことは、特に大規模な成層圏の大気循環の変化が、重力分離にどのような影響を及ぼすのか、また逆に、重力分離の分布や変動から大気循環の変化を検知できるのか、という重力分離を応用する本研究課題にとって重要な点であった。そこで、1次元鉛直移流渦拡散分子拡散モデル、および2次元大気化学輸送モデルの2つの数値モデルを用いて、質量数が異なる二つの仮想同位体気体成分をシミュレートし、それらの完全均質大気(同位体比が全大気で一様な状態)から分子拡散分離による平衡状態に達する時定数を推定した。その結果、成層圏下部の2030km付近では分子拡散分離が準定常状態に達する時定数が58年程度であった。この時定数が一般的な分子拡散の時定数に比べて極めて短時間である理由は、平衡状態と完全均質状態との差が非常に小さいためであると考えられる。さらに、非定常状態での重力分離の応答を調べるために、1次元モデルを用いて、成層圏下部の渦拡散係数に周期的な変動を与えたときの重力分離の変動を調べた。その結果、数年以下の短周期変動が重力分離に与える影響は極めて小さいと予想された。これらの研究成果は、国内学会および国際学会において発表した。前年度の新たな成層圏大気の観測の成功と、その後の大気サンプル分析の成果により、北半球中緯度における成層圏大気の平均年代と重力分離の鉛直分布が明らかになった。

これらの観測結果を解釈するため、当初の計画どおり、既存の数値モデルを修正し、現在の数値モデルでは考慮されていない下層大気における分子拡散を新たに組み込み、成層圏や対流圏での重力分離を概ね再現することができた。特に、分子拡散のメカニズムとして、重力、濃度勾配、温度勾配のそれぞれに起因する拡散フラックスを組み込み、これまで不十分だった大気における分子拡散の理解を発展させることができた。数値モデルの計算結果を、観測で得られる重力分離の鉛直構造や緯度分布と比較し、既存の分子拡散の理論で重力分離がほぼ再現できることが確認できた。昨年度の新たな成層圏大気観測の成功に加えて、数値モデルによる研究の基盤が整いつつあることから、ほぼ計画通りに研究が進んでいると判断される。平成29年度には、主にこれまでの大気球を用いた成層圏大気観測と数値モデルを用いた理論的研究の成果をまとめ、重力分離と大気年代を用いた成層圏大気循環の研究を前進させた。2015年2月にインドネシアのビアクで大型気球を用いて採取された成層圏大気サンプルを分析することで、高度幅2kmよりも高い鉛直分解能で、7つの異なる高度における二酸化炭素および六フッ化硫黄濃度、N2のδ15N、O2のδ18O、およびδ(Ar / N2)について分析し、高度に依存する大気年代および重力分離を明らかにした。熱帯対流圏界層(TTL)と赤道の成層圏の大気を分析し、TTLから高度22kmまでに二酸化炭素と六フッ化硫黄の年代が徐々に増加し、そのより上層の29kmまでさらに急速に増加することがわかった。二酸化炭素と六フッ化硫黄の年代は、TTLと下部成層圏ではよく一致しているが、24km以上では明らかな差が見られた。N2のδ15N、O2のδ18O、およびδ(Ar / N2)の平均値はすべて、重力分離効果のために、わずかではあるが明瞭な高度に伴う減少を示すことがわかった。二次元の大気輸送モデルを用いたシミュレーションから、熱帯の鉛直輸送が強化されるにつれて、重力分離効果が減少することがわかった。本研究の結果は、成層圏大気の輸送プロセスの変動を把握するために、大気年代と重力分離の組み合わせが有効であることを強く示唆することができた。これらの研究成果は複数の国際科学雑誌に論文として発表された。大気球を用いた成層圏大気観測と数値モデルを用いた理論的研究の成果をまとめ、重力分離と大気年代を用いた成層圏大気循環の研究を前進させた。赤道上空において大型気球を用いて採取された成層圏大気サンプルを分析することで、CO2およびSF6の濃度、大気主成分の同位体比を分析し、高度に依存する大気年代および重力分離を明らかにした。今後は、過去の保存空気サンプルの分析を継続しながら、これまでの研究によって得られた重力分離のデータと平均年代やその他の様々な微量成分のデータを活用し、数値モデルを用いて成層圏大気循環の長期変動に着目して研究を推進する。