hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視覚探索課題を用いたカテゴリに関する比較心理学的研究

また,非カテゴリ探索では,妨害刺激の共通成分合成率が探索に影響しないことなどから,ハトは非カテゴリ探索において,妨害刺激のカテゴリを学習していないことが示された。これらの結果から,カテゴリ妨害刺激間の試行間類似性が極めて効率的な探索を促進すること(妨害刺激による文脈効果)が明らかになった。今年度の研究成果を英語論文としてとりまとめ,海外の学術誌(Vision Research)に原著論文(題目: Efficient visual search for multiple targets among categorical distractors : Effects of distractor-distractor similarity across trials)として掲載した(2014, 96, 96-105)。また,研究成果を博士学位論文(題目:人工カテゴリを用いた視覚探索に関する比較認知研究)としてとりまとめた。これまでの成果の英語論文としてとりまとめ,海外の学術誌(VSion Research)に原著論文(題目:Pigeons show efficient visual search by category : Effects of typicality and practice)として掲載することができたため。また,計画通りに実験を行うことができ,来年度の初めには新たな英語論文を投稿することができるため。申請者が開発したハトに有効なカテゴリ探索課題をヒトに用いることで,ヒトとハトでの探索効率におよぼすカテゴリ化の効果を直接比較し,海外の学術雑誌に投稿する。(抄録なし)
農林生態系におけるエネルギーおよび物質循環計測のシステム化

寒冷地の山地において微気象・土壌環境を無電源で長期にわたって継続的にモニタする観測システムを設計・試作し,北海道大学農学部附属天塩地方演習林において現地フィージビリティーテストを行った.この目的を達するには,低消費電力,耐寒性の観測・データ処理および伝送装置とともに,ソーラーシステムによる電源装置の導入が不可欠であった.このためのソーラーパネルを設計,試作し,蓄電池と組み合わせて電源装置を構成した.無降雪期間については,電源装置の起電力はデータロガー,伝送装置を駆動するに十分な電力を供給したが,冬期間には着雪による機能低下が避けられなかった.とくに,初冬あるいは早春の湿雪が,着雪による障害を多発させ,その回復が困難であった.とくに,初冬の電力蓄積不足は,その後の著しい低温と相伴って電源装置だけでなく観測・伝送装置全体の機能確保を困難にした.現在のシステムでは,湿雪の多い初冬を中心に,少なくとも月1回程度の巡回,点検・保守を必要とし,完全な無人化は困難であった.冬期の電力供給を安定化させるには,太陽電池パネルと蓄電池の容量を現在の2倍程度に増設するとともに,保守点検が容易な配置を工夫する必要がある.観測装置,データ収録装置およびデータ伝送装置は厳冬期の現地テストでも満足できる性能を発揮したが,電圧低下時のバックアップ機能を増強する必要があった.なお,低温による機能障害はほとんど観測されなかった,したがって,センサー・データ処理装置・ロガーは所期の機能を果たし得るものと判断された.TDR法による土壌水分測定は定点観測による土壌水分モニタに適した方法であったが,消費電力が大きく,別電源を準備せざるを得なかった.土壌溶液の導電率測定は土壌から分離した水をフロー型センサーに導入して測定する方式を取らざるを得なかった.寒冷地の山地において微気象・土壌環境を無電源で長期にわたって継続的にモニタする観測システムを設計・試作し,北海道大学農学部附属天塩地方演習林において現地フィージビリティーテストを行った.この目的を達するには,低消費電力,耐寒性の観測・データ処理および伝送装置とともに,ソーラーシステムによる電源装置の導入が不可欠であった.このためのソーラーパネルを設計,試作し,蓄電池と組み合わせて電源装置を構成した.無降雪期間については,電源装置の起電力はデータロガー,伝送装置を駆動するに十分な電力を供給したが,冬期間には着雪による機能低下が避けられなかった.とくに,初冬あるいは早春の湿雪が,着雪による障害を多発させ,その回復が困難であった.とくに,初冬の電力蓄積不足は,その後の著しい低温と相伴って電源装置だけでなく観測・伝送装置全体の機能確保を困難にした.現在のシステムでは,湿雪の多い初冬を中心に,少なくとも月1回程度の巡回,点検・保守を必要とし,完全な無人化は困難であった.冬期の電力供給を安定化させるには,太陽電池パネルと蓄電池の容量を現在の2倍程度に増設するとともに,保守点検が容易な配置を工夫する必要がある.観測装置,データ収録装置およびデータ伝送装置は厳冬期の現地テストでも満足できる性能を発揮したが,電圧低下時のバックアップ機能を増強する必要があった.なお,低温による機能障害はほとんど観測されなかった,したがって,センサー・データ処理装置・ロガーは所期の機能を果たし得るものと判断された.TDR法による土壌水分測定は定点観測による土壌水分モニタに適した方法であったが,消費電力が大きく,別電源を準備せざるを得なかった.土壌溶液の導電率測定は土壌から分離した水をフロー型センサーに導入して測定する方式を取らざるを得なかった.寒冷地における陸上生態系のエネルギーおよび物質循環を野外において継続的にモニタするための観測装置のシステム化をはかために,北湖道大学附属天塩地方演習林中の峰山地に観測機器を設置して,予備観測を定施した。電源装置としてソーラーシステムを導入し,その設計,出力をテストした。平成3年秋の段階では,起電力はデータロガー,転送装置を駆動するに十分な値を確保しているたが,着雪による機能低下が問題で低温条件下における電源装置,観測装置,データ収録装置およびデータ転送装置の性能を含めて現場テスト中である。TDR法による土壌水分測定器は性能電極の試作及びマルチプレクサの試験を行い多点化の目処が立ったが,消費電力が大きいために全体システムに組み込むためには,若干の問題点が残されている。土壌溶液の導電率を観測する現場向きの増幅器を入手し,電極をテストしたが、現段階では溶液を抽出して測定することにならざるを得ない。平成3年度冬期間は,耐寒性,耐凍性,耐雪性改善を中心に現場検証を続行している。主な点検項目は次の諸点である。(1)低温・着雪による電源装置の能率変化と使用電力の限界値及びその改善方法。(2)低温・着雪による各センサーの機能変化。(3)低温によるデータ処理装置および転送装置の動作不良の確認。(3)荒天がデータ転送に与える影響。(5)雪圧に対する各種部品の耐性。(6)融雪期の湿気および融雪水の再凍結による障害。(7)土壌凍結および凍上による障害。点検結果による2年次以降の観測機器およびその保護装置の改善を計る。平成5年度の無雪期間における課題は、TDR土壌水分計,導電率計の現地フィージビィティーテストである。主要課題は,電源装置の改善,導電率計センターの改善であるが,これらについて必要な改良を加え,全体の調整を行い,現地観測システムとして完成させる。

寒冷地の山地において無電源で長期の継続的モニタを可能にするために低消費電力,耐寒性の観測・伝送装置を設計・試作し,北海道大学附属天塩地方演習林中の峰山地に設置してその性能を試験した.電源装置としてソーラーシステムを導入し,その設計,出力をテストした.平成4年秋の段階では,起電力はデータロガー,伝送装置を駆動するに十分な電力を確保していたが,平成4,5年の冬期間には着雪による機能低下が避けられなかった.とくに,平成5年度は,初冬に湿雪が多かったために,着雪による障害が多発し,その回復が困難であった.初冬の電力蓄積不足は,その後の著しい低温と相伴って電源装置だけでなく観測・伝送装置全体の機能確保を困難にした.現況では,湿雪の多い初冬を中心に,少なくとも月1回程度の巡回,点検・保守を必要とする.ソーラーパネルは観測塔上に設置しているために着雪防止対策が取りにくいことも問題であった.観測装置,データ収録装置およびデータ伝送装置は厳冬期の現場テストでも満足できる性能を発揮したが,電圧低下時のバックアップ機能を増強する必要があった.なお,低温による機能障害はほとんど観測されなかった.したがって,センサー・データ処理装置・ロガーは所期の機能を果たし得るものと判断された.TDR法による土壌水分測定はセンサー及びマルチプレクサの試験を行い多点化が可能になったが,消費電力が大きく,別電源を準備せざるを得なかった.なお,TDR水分計のセンサーは,設置時の土との接触不良によって大きな誤差を生ずるおそれがあることが示され,移動観測というよりは定点観測に適した測定法と考えられた.森林土壌は土壌溶液の導電率が極めて低いために市販の吸収体型センサーでは正しく測定できないことが明らかになり,フロー型センサーによる水の導電率測定に限定して測定する方式に切り替えた.
9.4T超高分解能MR装置による硬組織分化の映像化

本年度の研究では、9.4-Tesla高磁場MRI装置を使い、正常マウス胎児と骨形成不全マウス(Runx2/Cbfa-1欠損マウス,Runx2ノックアウトマウス)胎児の長管骨軟骨内骨化過程の画像化を行い、得られたMR画像を組織学的所見と比較検討することにより、胎生期長管骨の発生過程におけるMRイメージングの有用性を検証した。実験には正常マウス(胎生14日19日齢)ならびにRunx2ノックアウトマウス、Runx2ヘテロマウス(胎生18日齢)を用いた。MR撮像は9.4-Tesla超伝導型NMR装置を使用した。コイルは内径15mmのバードケージコイル、撮像はSE法で行ない、T1強調画像(TR/TE=600/18)ならびにT2強調画像(TR/TE=2000/17)を得た。ともにmatrix 512、FOV=15mm、スライス厚0.5mmで加算回数は2030回で撮像した。MR像と比較するため、同腹(正常マウス)あるいは片側(Runx2ノックアウトマウス、Runx2ヘテロマウス)の長管骨を固定後、非脱灰、脱灰切片(34μm)を作製した。HE染色、Masson's trichrome染色、von Kossa's染色、type II、type Xコラーゲン免疫染色を行ない、顕微鏡下で観察した。1. 9.4-Tesla MRIにて正常マウス胎児大腿骨、Runx2ノックアウトマウス、Runx2ヘテロマウス胎児大腿骨、脛骨の画像化に成功した。2.正常マウス胎児大腿骨ではT2強調画像で肥大軟骨細胞層が高信号に描出された。3.Runx2ヘテロマウス大腿骨、脛骨の軟骨細胞層の一部がT1強調画像にて正常マウスのものとは異なった信号強度を示した。4.胎生期長管骨の発生過程においてMRイメージングは有用であることが示唆された。9.4T超高解像度MR画像診断装置(9.4T MRI)を用いて正常マウスならびに骨形成異常マウス(Runx2/Cbfa1^<-/->)胎児長管骨(大腿骨ならびに脛骨)の画像化を行った。その結果現時点までに下記の知見を得た。1)in vivoにおいて9.4T MRIは正常の大腿骨ならびに脛骨の発達を画像化することができた。また、これらの骨は胎生14.5日から9.4T MRIによりその存在を確認することできた。2)9.4T MRIは長管骨の成長軟骨、第1次骨梁、骨皮質およびbone collarの成長による組織学的変化を適格に画像化できることを確認した。特に軟骨細胞の分化と周囲軟骨基質の石灰化はMRIによりよく捉えることができた。3)ex vivoにおける撮像ではin vivoに比べるとその解像度があがり、より微細な解剖構造の変化を捉えることができた。4)9.4T MRIはRunx2/Cbfa1^<-/->マウスの胎児の大腿骨ならびに頸骨の骨形成異常も敏感に捉える能力があることがわかった。5)さらに興味深いことに、組織像上はヘテロのRunx2/Cbfa1欠損マウス(Runx2/Cbfa1^<-/->)は正常マウスと何ら違いが認められないにも拘わらず、9.4T MRI画像上ではこの2つのマウスの骨の形成には明らかに相違があることが判明した。

従って、9.4T MRIは通常の組織学的検査では捉えることのできない質的変化をも明らかにすることができると思われる。以上の結果より,9.4T MRIは胎児マウスでの長管骨の成長の把握に有用であると考えられた。次年度においては他の骨(例えば頭蓋骨や脛骨)などにもこの方法を応用し、9.4T MRIの有用性をさらに確認する予定である。本年度の研究では、9.4-Tesla高磁場MRI装置を使い、正常マウス胎児と骨形成不全マウス(Runx2/Cbfa-1欠損マウス,Runx2ノックアウトマウス)胎児の長管骨軟骨内骨化過程の画像化を行い、得られたMR画像を組織学的所見と比較検討することにより、胎生期長管骨の発生過程におけるMRイメージングの有用性を検証した。実験には正常マウス(胎生14日19日齢)ならびにRunx2ノックアウトマウス、Runx2ヘテロマウス(胎生18日齢)を用いた。MR撮像は9.4-Tesla超伝導型NMR装置を使用した。コイルは内径15mmのバードケージコイル、撮像はSE法で行ない、T1強調画像(TR/TE=600/18)ならびにT2強調画像(TR/TE=2000/17)を得た。ともにmatrix512、FOV=15mm、スライス厚0.5mmで加算回数は2030回で撮像した。MR像と比較するため、同腹(正常マウス)あるいは片側(Runx2ノックアウトマウス、Runx2ヘテロマウス)の長管骨を固定後、非脱灰、脱灰切片(34μm)を作製した。HE染色、Masson's trichrome染色、von Kossa's染色、type II、type Xコラーゲン免疫染色を行ない、顕微鏡下で観察した。1.9.4-Tesla MRIにて正常マウス胎児大腿骨、Runx2ノックアウトマウス、Runx2ヘテロマウス胎児大腿骨、脛骨の画像化に成功した。2.正常マウス胎児大腿骨ではT2強調画像で肥大軟骨細胞層が高信号に描出された。3.Runx2ヘテロマウス大腿骨、脛骨の軟骨細胞層の一部がT1強調画像にて正常マウスのものとは異なった信号強度を示した。4.胎生期長管骨の発生過程においてMRイメージングは有用であることが示唆された。1.9.4-Tesla MRIにて正常マウス胎児大腿骨、Runx2ノックアウトマウス、Runx2ヘテロ
小分子ＲＮＡによるＤＮＡメチル化機構

レトロトランスポゾンはゲノムDNAの40%前後を占めており、DNAのメチル化を介したこれらの発現抑制が哺乳類において必須であることが広く知られている。雄性生殖細胞の分化過程において、ゲノム全体のDNAのメチル化が一旦消去され、再度レトロトランスポゾン領域など、特定の部位特異的にメチル化が導入される。この部位特異性の規定に寄与している遺伝子として、MiliとMiwi2と遺伝子が同定されているが、その詳細な分子機構は明らかにされていなかった。私は本課題において、MILI、MIWI2がどのようにレトロトランスポゾン特異的にDNAのメチル化を導入しているか、の一端を明らかにした。レトロトランスポゾンはゲノムDNAの40%前後を占めており、これらの発現を抑制することは多くの生物種にとって、その生存に必須である。哺乳類では、DNAメチル化がレトロトランスポゾンの抑制に重要な役割を担っていることが報告されている。一端樹立されると安定的に維持される体細胞とは異なり、雄性生殖細胞の分化過程では、胎児期にグローバルなDNAの脱メチル化が起こり、引き続いて再度DNAのメチル化を導入している。この時、レトロトランスポゾンなど、抑制されるべき領域特異的にDNAメチル化を導入する必要がある。遺伝学的な解析から、この生殖細胞特異的な、部位特異的DNAメチル化導入機構に重要な遺伝子として、MiliとMiwi2と遺伝子が報告された。更に次世代シーケンサーを用いた解析等から、MILI、MIWI2は生殖細胞特異的な低分子RNAであるpiRNAと複合体を形成していることが報告された。加えて、MILIは細胞質に局在しているが、MIWI2は核内に移行し、標的となる相補的なRNAと結合することによって、レトロトランスポゾン領域特異的にDNAのメチル化を導入している、と考えられているが、その詳細な分子機構は明らかにされていない。本研究課題では、MIWI2だけでなく、MILIタンパク質も核内に移行し、部分的に一本鎖RNAを持つ新生RNAを介して、ゲノムDNAと結合していると考えられる。これまでの研究から、Mili欠損生殖細胞でのみ、DNAメチル化に異常がある遺伝子も報告されているため、MILI-piRNA複合体も部位特異的なDNAメチル化に寄与している可能性が考えられた。そこで、我々はMili、Miwi2欠損生殖細胞を単離し、東京農業大学の小林準教授とともに包括的なDNAメチル化の異常を解析している。この解析と既に報告されている胎仔期のpiRNAを解析することによって、生殖細胞特異的な低分子RNAであるpiRNAを介した部位特異的DNAメチル化導入機構を明らかにできると考えている。ゲノムDNAの40%前後を占めるレトロトランスポゾンの発現抑制は全ての生物種において必須である。この過程において、重要な役割を果たす遺伝子として、piwi遺伝子群が種を超えて同定されている。マウス胎生期雄性生殖細胞において、MILI(Mouse PIWI like)は細胞質、MIWI2(Mouse PIWI2)は核内に局在しており、MIWI2が、レトロトランスポゾン領域のDNAメチル化を介した発現抑制を誘導していると考えられている。このとき、MIWI2の部位特異性の規定には、その結合低分子RNAであるpiRNA(PIWI-interacting RNA)が担っていると考えられている。そのため本申請では、核内においてMIWI2とpiRNAがどのようにレトロトランスポゾン領域特異的にDNAのメチル化を誘導しているか、を明らかにすること、を目的の一つとしていた。しかしながらこれまでの知見に反して、MIWI2のみならずMILIも核内に局在していることを見出した。興味深いことに、MILI、MIWI2ともに核膜を含む核マトリクス画分に局在していた。核膜への局在はその領域の発現抑制と強い相関関係が報告されている。そのため、今回の発見は、MILI、MIWI2によるレトロトランスポゾンのサイレンシングと核膜を繋ぐ、初めての知見である。更にこのMILI、MIWI2の核マトリクスへの局在は、Nascent RNAを含む複合体を介していることを示唆する結果を得た。最後にMILIの核内移行はMiwi2欠損マウスにおいても影響はないことを確認した。これまでの報告から、Mili欠損マウスで観察される表現型はMiwi2欠損マウスで観察されるそれより、強いことが知られている。前年度に明らかにしたMILIの核内移行はこの不一致を説明し得る、大きなインパクトを持つ研究に展開すると期待できる。本申請では、1)胎生期雄性生殖細胞におけるDNAメチル化の分子機構の解析、及び2)培養系におけるDNAメチル化誘導機構の確立と解析、の二つの実験を提案した。まず、前者において、内在的に行われている部位

特異的なDNAのメチル化誘導の分子機構を明らかにし、これによって得られた知見を後者の培養系におけるDNAメチル化誘導機構の確立に応用することを目標としている。前年度における研究から、MIWI2のみが核内に局在できる、という通説を覆し、核内へのMILIの移行を見出すことに成功した。また、これまで報告されていないERVB7レトロトランスポゾンのLTR断片がpiRNA依存的なDNAメチル化を受けることも見出した。興味深いことに、転写されている領域に挿入されたERVB7 LTR断片は80-90%前後のCpGがメチル化されるが、転写されていない領域に挿入された断片は10-20%しかメチル化されていなかった。すなわちマウスpiRNA依存的なDNAメチル化を受けるためには、その領域が転写されている必要がある、ということを確認でき、これは、MILI、MIWI2がnascent RNA依存的な的な核マトリクスへの移行とも一致する。この様に、現時点において、当初の予定を上回る結果を得ることが出来ていると言える。更に、“培養系におけるDNAメチル化誘導機構の確立と解析"を行うにあたり用いる予定のEF1プロモーターによってGFPを発現する細胞株の樹立が完了している。このEF1プロモーター領域に対するsmall RNA、及び同じ配列を持ち、より安定な核酸アナログであるLNA(Locked Nucleic Acid)の設計も完了しており、この実験に関しても準備は整っているため、達成度は極めて高いと考えている。前年度に引き続き、1)胎生期雄性生殖細胞におけるDNAメチル化の分子機構の解析、及び2)培養系におけるDNAメチル化誘導機構の確立と解析、を行う。まず、前者に関しては、核内におけるMILI、MIWI2がレトロトランスポゾン領域に実際に結合しているか、をChIP(Chromatin immune precipitation)で観察する。近年の報告から、de novo DNAメチル化酵素であるDnmt3a(DNA methyltransferase 3a)がHistone H4 Arg3me2(H4R3me2)を認識し、クロマチンの特定部位にリクルートされること、又H4R3me2を誘導するPrmt5(Protein methyltransferase 5)がMILI、MIWI2と結合することが報告された。そこで、piRNAを介してレトロトランスポゾン領域に結合したMILI、MIWI2がPrmt5をリクルートし、近傍のH4R3をメチル化する。続いて、このH4R3me2によって、Dnmt3aがレトロトランスポゾン領域にリクルートされ、de novo DNAのメチル化が行われる、という作業仮説を持つに至った。前者の課題において、今年度はこの作業仮説を検証する。後者の実験において、これまでに準備してきた細胞株にsmall RNA、LNAを一過的に導入し、GFPの蛍光強度の変化を観察する。GFPの蛍光強度に変化があれば、上記の作業仮説同様に、GFPの上流にあるEF1プロモーター中におけるDNAのメチル化、及びH4R3me2の状態を観察する。
シースルー太陽電池モジュールを用いたガラス温室太陽光発電システム

まず、直径1.8 mmの球状Si太陽電池(PV)を用いた小型シースルーPVモジュールの特性を試験した。このモジュールは全方位からの入射光で発電するので、天空からの日射と地面や作物で反射した日射の両方を発電に利用できる。次に、小型モジュールの実験データを根拠として、直径1.2 mmの球状SiPVを用いた910 x 610 mmの大型シースルーモジュールを開発した。このモジュールをガラス温室西屋根面にはめ込み、発電量および遮光量を計測した。温室全体にモジュールを拡張したと仮定し、発電量と遮光量を計算した。本モジュールで運転可能な温室負荷の実例も示した。得られた成果を関連学会および学術誌で発表した。1)改良大型シースルー太陽電池モジュールの試作とガラス温室への装着および発電量と遮光量の計測平成24年度の研究で得られた小型太陽電池モジュールの実測データおよびシミュレーション結果を根拠として適切なセル密度を決定し,ガラス温室のガラス1枚分に相当する910 ×610 mmの大型シースルー太陽電池モジュールを直径1.2 mmの球状シリコン太陽電池セル4800粒を使用して試作した.このモジュールを島根大学敷地内の南北棟ガラス温室西屋根面にはめ込み,発電量および遮光量を計測した.屋根の傾斜は26.5度,地上高は3 mである.電流-電圧特性は直流電圧・電流源/モニタで計測した.水平面全天日射をガラス温室天頂に設置した日射センサーで計測した.傾斜面全天日射,傾斜面アルベド日射,太陽電池モジュールのセルの影部分の傾斜面全天日射,および太陽電池モジュールのガラス部分を通過した傾斜面全天日射を,それぞれ日射センサーで計測した.直流電圧・電流源/モニタおよび各日射センサーの計測値はGPIB経由で一分毎に同期してパソコンに蓄積した.2)実測値に基づく計算式の補正平成24年度に導出した計算式と改良大型シースルー太陽電池モジュールの実測値を比較して,計算式の補正を行った.しかしながら,実測値に説明困難な誤差があり,この原因を調べたところ,熱電対式日射センサーの応答速度が遅いことが問題であることがわかった.平成26年度の実験では応答速度の速いフォトダイオードタイプの日射センサーを使用してデータを収集する.3)研究成果を関連学会で発表した.さらに,2年間の研究成果を取り纏めて学術雑誌に投稿した.まず、直径1.8 mmの球状Si太陽電池(PV)を用いた小型シースルーPVモジュールの特性を試験した。1)粒状太陽電池セルの設置密度と発電エネルギーおよび遮光量の関係の計算屋外の太陽光下では,粒状太陽電池セルの明半球には直達光および散乱光が入射し,暗半球には散乱光のみが入射する.これらの入射光の放射照度と明側,暗側それぞれの太陽電池セル表面積との積に太陽電池セルの発電効率を乗じて電力を計算した.さらに,太陽電池セルの設置密度を乗じて太陽電池モジュールあたりの電力を求めた.電力を光照射時間で積分して発電エネルギーを算出した.次に,粒状太陽電池セルを温室屋根面に分散配置した場合に,温室内の任意の地点の植物が受ける日射を計算する方法を考案した.特定のモデル温室に特定の密度で太陽電池セルを分散配置する場合に,温室内の植物が年間にわたって受ける直達光と散乱光の和を計算した.2)粒状太陽電池を用いた試作小型シースルー太陽電池モジュールの評価試験直径1.8 mmの粒状Si結晶太陽電池セルを用いて試作した97 cm2の小型のシースルー太陽電池モジュールの特性評価試験を実施した.この太陽電池セルはp型半導体の内球とn型半導体の外殻から構成され,それぞれに接触する電極から電力を取り出す構造である.この小型太陽電池モジュールは全方位からの入射光で発電するので,温室屋根面への装着を考えたとき,天空からの日射と地面や作物で反射した日射の両方を発電に利用できるという大きなメリットがある.この太陽電池セルは可視光近赤外で発電するため,地面や植物で反射した後の長波長寄りの光も有効に電力に変換する.このことは,東西棟の北屋根面で発電するときに,特に有利な特性である.試作小型太陽電池モジュールを用いて自然光下で発電実験を行い,測定値を計算値と比較した.これらの成果を取りまとめて平成25年度の関連国際会議で発表するためにabstractを投稿した.直径1.8 mmの球状シリコン結晶太陽電池(PV)セルを用いて試作した97 cm2のシースルーPVモジュールの特性評価試験を実施した。このPVセルはp型半導体の内球とn型半導体の外殻から構成され,それぞれに接触する電極から電力を取り出す構造である。このPVモジュールは全方位からの入射光で発電するので,温室屋根面への装着を考えたとき,天空からの日射と地面や作物で反射した日射の両方を発電に利用できるという大きなメリットがある。

このPVセルは可視光近赤外で発電するため,地面や植物で反射した後の長波長寄りの光も有効に電力に変換する。試作PVモジュールを用いて自然光下で発電実験を行い,測定値を計算値と比較した。実験データおよびシミュレーション結果を根拠として,適切なセル密度を決定し,直径1.2 mmの球状シリコンPVセルを4800粒使用してガラス温室のガラス1枚分に相当する910 ×610 mmの大型シースルーPVモジュールを試作した。このモジュールを島根大学敷地内の南北棟ガラス温室西屋根面にはめ込み,発電量および遮光量を計測した。電流-電圧特性を直流電圧・電流源/モニタにより計測した。水平面全天日射をガラス温室天頂に設置した日射センサーで計測した。傾斜面全天日射,傾斜面地上散乱日射,PVモジュールのセルの影部分の傾斜面全天日射,およびPVモジュールのガラス部分を通過した傾斜面全天日射を,それぞれ日射センサーで測定した。温室全体または特定の面にシースルーモジュールを拡張したと仮定し,発電量と遮光量の瞬時および年間積算値を計算した。この時,温室の形状,向き,立地緯度をパラメータとした。どの程度の規模の温室の冷暖房機,ポンプ,ファン,照明などの負荷を運転できるかという実例も示した。得られた成果を関連学会および学術誌で発表した。植物環境フォトニクス1)改良大型シースルー太陽電池モジュールの試作とガラス温室への装着および発電量と遮光量の計測平成24年度の研究で得られた小型太陽電池モジュールの実測データおよびシミュレーション結果を根拠として適切なセル密度を決定し,ガラス温室のガラス1枚分に相当する910 ×610 mmの大型シースルー太陽電池モジュールを直径1.2 mmの球状シリコン太陽電池セル4800粒を使用して1枚試作した.太陽電池セル1粒とモジュールサイズにはほぼ1000倍のスケールの違いがあり,微細加工を大量に高精度で実施するために,製造時間およびコストが大幅に上昇した.このため,当初申請書では同じモジュールを2枚作製する予定であったが,1枚の作成に留めた.日射センサーの配置の工夫によって,1枚のモジュールでも支障なく実験を実施できた.このモジュールを島根大学敷地内のガラス温室西屋根面にはめ込み,実際のガラス温室で発電量および遮光量を計測した.2)実測値に基づく計算式の補正平成24年度に導出した計算式と改良大型シースルー太陽電池モジュールの実測値を比較して計算式の補正を行った.しかしながら,実測値に説明困難な誤差があり,この原因を調べたところ,熱電対式日射センサーの応答速度が遅いことが問題であることがわかった.平成26年度の実験では応答速度の速いフォトダイオードタイプの日射センサーを使用してデータを収集する.2年目までに得られた成果を取り纏め,国内外の学会で発表した.さらに学術誌に投稿した.以上の研究実績は,ほぼ申請書作成時点の計画通りである.1)粒状太陽電池セルの設置密度と発電エネルギーおよび遮光量の関係の計算
脂肪細胞由来マトリックス蛋白アディポネクチンの抗動脈硬化作用とその分子機構の解明

アディポネクチンは、新しく私たちが見出した脂肪細胞由来マトリックス蛋白であり、肥満や動脈硬化性疾患患者の血中濃度は低く、in vitroでは血管内皮細胞に対するTNF-α刺激によるICAM-1、VCAM-1、E-selectin等の接着分子の発現を抑制する効果があり、抗動脈硬化作用を有する可能性がある。本研究では、アディポネクチンの血中濃度と疾患との関連および本蛋白の動脈硬化抑制作用とその分子機構を解明することを目的とした。私たちが開発した抗アディポネクチン抗体を用いたELISA法による血中濃度測定法により、多数の肥満者や冠動脈疾患患者で低値を示すことを確認した。さらに、2型糖尿病患者において、肥満度をマッチさせた非糖尿病者に比して、血中アディポネクチン濃度が低下していること、そして、冠動脈疾患を持つ糖尿病患者でさらに低下していることが明らかとなった。さらに、血中アディポネクチンが低値を示す肥満者を減量させるとアディポネクチンレベルが上昇すること、糖尿病、非糖尿病例ともに、アディポネクチンレベルの日内変動は存在しないことが明らかとなった。本蛋白は血管内皮細胞でのTNF-α刺激による接着分子の発現を抑制することを確認しているが、本研究ではその分子機構として、INF-α受容体以降のシグナルのうち、NIK-IκB-αの間のみをcAMP-PKAを活性化することにより抑制し、NF-κB pathwayを介する接着分子の発現をmRNA、蛋白レベルで低下させることを明らかにした。私達が新たに発見した脂肪細胞由来のマトリックス蛋白であるアディポネクチンは、その血中濃度が、肥満者や冠動脈疾患患者で低値を示すことを、さらに多数例で確認した。その検討のなかで、2型糖尿病患者においても、健常者に比較し低値を示すことを新たに明らかにした。今後は、検診受診者を対象として、血中アディポネクチン濃度の測定が、冠動脈疾患や糖尿病疾患患者の検出のためのスクリーニングテストとしての意義を有するかどうかをさらに検討する予定である。また、アディポネクチンの生理的意義を明らかにする目的で、ラット頚動脈バルーン擦過モデルを用いた、組織学的検討を行った。その結果、擦過の数時間後の超急性期に傷害血管内皮下に本蛋白が集積し、その後速やかに消退することが明らかとなり、動脈硬化初期病変の形成に影響することが示唆された(Horm Metab Res 2000 in press)。さらに、動脈硬化形成の初期過程として、傷害血管内皮細胞における単球接着に関与する接着分子(ICAM-1、VCAM-1)の発現増加は最も重要なメカニズムの一つと考えられているが、その際、TNF-α等の炎症性サイトカインが制御因子として大きな役割を担っている。アディポネクチンは、このTNF-α刺激による接着分子の発現をNFκB制御を介して抑制するメカニズムを明らかにし(Circulation 1999)、本蛋白の持つ、抗動脈硬化作用の分子機構の一つを解明した。今後、さらに、アディポネクチンの抗動脈硬化作用メカニズムとして、血管平滑筋細胞増殖抑制過程の分子メカニズムを検討する予定である。アディポネクチンは;新しく私たちが見出した脂肪細胞由来マトリックス蛋白であり、肥満や動脈硬化性疾患患者の血中濃度は低く、in vitroでは血管内皮細胞に対するTNF-α刺激によるICAM-1、VCAM-1、E-selectin等の接着分子の発現を抑制する効果があり、抗動脈硬化作用を有する可能性がある。

さらに、血中アディポネクチンが低値を示す肥満者を減量させるとアディポネクチンレベルが上昇すること、糖尿病、非糖尿病例ともに、アディポネクチンレベルの日内変動は存在しないことが明らかとなった。本蛋白は血管内皮細胞でのTNF-α刺激による接着分子の発現を抑制することを確認しているが、本研究ではその分子機構として、TNF-α受容体以降のシグナルのうち、NIK-IκB-αの間のみをcAMP-PKAを活性化することにより抑制し、NF-κB pathwayを介する接着分子の発現をmRNA、蛋白レベルで低下させることを明らかにした。
ファンコニ貧血経路のリン酸化制御によるゲノム安定性維持機構

我々は、最近ファンコニ貧血遺伝子FANCIが、放射線などによるDNA損傷ないし複製ストレスを受けた細胞においてリン酸化され、モノユビキチン化された後すみやかに脱リン酸化されることを見いだした。FANCIリン酸化はFANCD2のモノユビキチン化の分子スイッチであり、その脱リン酸化は、ファンコニ貧血経路によるDNA損傷チェックポイントとDNA修復を制御する重要なイベントと考えられる。本研究においては、FA経路活性化に関わる脱リン酸化酵素の分子種を同定し、その脱リン酸化の制御がどのように行われているか、明らかにする。もしFANCI脱リン酸化酵素の抑制剤が開発できれば、FANCIをリン酸化誘導しFA患者、家族性乳がん患者においてもFA経路の活性化ができる可能性がある。平成22年度の研究内容として、FANCI脱リン酸化酵素の同定を行った。スクリーニングを行う上で、まず従来DNA損傷応答に関与するとされている4種の脱リン酸化酵素の遺伝子(wip1, PP4c, PP2Acα, PP2Acβ)にてヒト細胞株でsiRNAによるノックダウンを行い、DNA損傷処理後、FANCD2モノユビキチン化に対する効果を検証した。明確にFANCD2モノユビキチン化を増強させる効果は得られず、さらに広範囲な検討が必要と考え30種類を超えるsiRNAによるヒトのセリン/スレオニン脱リン酸化酵素等をカバーしてスクリーニングをおこなった。各脱リン酸化酵素のノックダウンの効果は、FANCD2モノユビキチン化でのウェスタンにより検討した。FANCD2モノユビキチン化を増強させる効果は得られたのは、ILKAPとPSPHであった。面白いことに、PP2Aのcatalytic subunitα型(PP2ACα)のノックダウンにより、FANCD2モノユビキチン化がはっきりと抑制された。さらにPP2Aのregulatory subunitであるとPPP2R5D (PP2A/B56δ)のノックダウンにても同様にFANCD2モノユビキチン化がはっきりと抑制されていた。今後これらの脱リン酸化酵素がいかにFA経路を制御するのか、そのターゲットを同定する必要がある。また、候補のFANCIの脱リン酸化酵素遺伝子(PP4CR3β、Wip1、PP2Cγ)について、ニワトリB細胞株DT40細胞を用いてノックアウト細胞を作製し、表現型を検討した。放射線感受性、マイトマイシンC刺激によるFANCD2モノユビキチン化に対する効果を検証したが、明らかな放射線感受性は認めず、明確にFANCD2モノユビキチン化を増強させる効果は得られなかった。
国際バカロレア日本語科目「歴史」のモデルカリキュラム・授業の開発

本研究は、グローバル人材の育成に対する要請が高まる今日の日本において、そのひとつの有効な方策として注目されるインターナショナル・バカロレア(IB)の普及・拡大に向け、IBプログラムの特徴である多様性への寛容、自律的判断等を中心に据えた新しい歴史教育のあり方の理論的検討と共に、多くの学校での導入を可能とするために、科目「歴史」のモデルカリキュラム・授業の開発を行った。グローバル人材育成の牽引役となるIB認定校やスーパー・グローバル・ハイスクールのみならず,それらを含むすべての日本の学校の歴史教育をグローバル社会で活躍できる資質・能力の育成に対応したものへと改善することを図るものである。本研究は、グローバル人材の育成に対する要請が高まる今日の日本において、そのひとつの有効な方策として注目されるインターナショナル・バカロレア(IB)の普及・拡大に向けた新たな動きである日本語ディプロマ・プログラムの導入を受け、科目「歴史」のモデルカリキュラム・授業の開発を行うものである。それを通して,グローバル人材育成の牽引役となるIB認定校やスーパー・グローバル・ハイスクールのみならず,それらを含むすべての日本の学校の歴史教育をグローバル社会で活躍できる資質・能力の育成に対応したものへと改善することを図るものである。研究初年度である2015年度は,(1)IB機構より公表・刊行されている諸資料を調査・収集し、その解析を行うとともに,日本国内での研究者からの情報収集ならびに意見交換を行うことにより,IBプログラムの理論および実践に関する諸報告等を収集・分析し、そこにおいて育成する資質・能力とその論理ならびにカリキュラム・授業のあり方を明らかにした。(2)日本国内の認定校の調査の効果を高めるために,関係文書資料を収集し,その解析を行うとともに,研究代表者および研究協力者が分担して各認定校を訪問し,カリキュラムならびに授業の実態等を視察し、情報を収集して,それらの特徴と課題を分析した。(3)初年度調査で明らかになった成果と課題等の整理・確認を行い,次年度に実施予定日本語科目「歴史」の単元開発についての予備的検討を行った。計画通りの文献調査ならびに実地調査が出来ている。本研究では次の3点を実施した。(1)IBディプロマ・プログラムで育成を目指す資質・能力の全体像と、そこでの歴史教育の位置づけを分析し、IBプログラムにおける歴史教育の特徴を解明した。(2)日本国内のIB認定校において既に英語で実施されている歴史教育ならびにIB日本語認定校を目指して検討に着手している学校で構想されている日本語科目「歴史」を調査し、それらの論理と実際を分析した。(3)これらの調査・分析にもとづいて,日本語科目「歴史」のモデルカリキュラム・授業を作成した。具体的には、IBが指定している「世界史トピック」の「独裁主義的国家(20世紀)」(45時間配当)の授業案(教師用指導書,生徒用資料)を作成した。研究成果は,2016年度の「広島大学東広島市連携教育フォーラム」ならびに「全国社会科教育学会研究大会」において口頭発表した。当初の計画に従って、第二年度は授業開発を行う。教科教育学IB認定校における実地調査を効率的に行うとともに、日程の都合で調査を次年度に変更した学校もあったため、予定していた調査旅費より予算使用を抑制することが出来た。前年度に引き続き、資料の購入費ならびに歴史教育教材の調査・収集旅費に充てると共に、前年度十分な調査が出来なかった認定校の調査も行う。また、研究成果を研究協力者と共に学会発表する予定であり、その旅費にも充てる。
炭素クラスターのアーク合成におけるクラスター径と密度の空間分布測定

単層炭素ナノチューブや金属内包フラーレンなどの高品質・高効率合成法の開発が重要であるがまだ研究途上にある。ここでは、アーク放電法による炭素クラスター合成時、気相へ昇華した炭素原子がどのようにクラスター集合体を作って行くか、その場測定をし、合成特性をあきらかにしたい。そこで、レーザーミー散乱法を用い、レーザー2重パルス変調法とロックイン検出法を採用した。その結果、アークプラズマ上方で凝集していくクラスター微粒子のサイズと密度を時間・空間分解して測定することに成功した。次に古典的ミー散乱理論を計算し、誘電体球モデルにおける粒子径と2方向(15°と90°)散乱強度比の関係を得た。そして、実験・理論の比較より粒子サイズと密度を見積もることができた。炭素クラスターのレーザーミー散乱測定は世界でも初めての実験と見ている。フラーレン,ナノチューブなどの炭素クラスターがアーク放電法により合成されるが,合成過程の解明と合成の制御法開発が必要である。アークプラズマ中で昇華した炭素原子は,Heガス中の多衝突条件で冷却する過程にて分子凝集を起こし,さまざまな炭素クラスターになる。この合成過程をその場測定する方法として,能動的ミー散乱法を導入し,合成クラスターのサイズと密度の空間分布測定を試みた。垂直上方に入射したグリーンレーザー光が炭素クラスターにて散乱する光を前方(15°)と垂直(90°)で同時に検出し,ロックイン法で時間平均処理した。ここにシャープカット、バンドパスフィルターを用いた。この方法により,アークプラズマ上方1点からの散乱光の強度と両者の比の時間変化を記録することができた。また,測定点,時間,圧力,放電電流などに依存した信号変化を記録することに成功した。現在,古典的電磁波散乱理論より,強度比から粒子サイズと密度を計算中である。一方,微粒子コレクター列をアークプラズマ側面に置き,プラズマから拡散してくる微粒子を空間分解して捕集した。ラマン分析より,アークプラズマ上方でナノチューブが成長し,飽和する様子を捉えることができた。散乱データを比較検討中である。これらの実験はジェット機を用いた無重力実験シリーズ(日本宇宙フォーラム支援)においても行われた。そして,重力に依存した大きな差を得ることができた。クラスター形成過程はアークプラズマ上方の対流(冷却過程)に強く依存している。1)ミー散乱理論より、種々の微粒子に対する散乱強度の散乱角依存性を計算するコードを開発した。そして、2角度散乱強度比より粒子の直径と密度を求める方法を得た。20nm-700nmの範囲でサイズを測定できる。この結果と実験結果より、アーク放電法で作られる炭素微粒子サイズのレーザーミー散乱測定から、微粒子の直径と密度を見積もることができた。無重力条件では、通常重力条件に比べて粒子サイズが0.4μm程度と大きく、無対流の効果が出ていた。アークプラズマから上方に向かい、微粒子が成長している。微粒子成長時間は4秒くらいで、その後は飽和している。ガス圧力依存性や放電電流と微粒子サイズ、密度の関係も得られた。2波長散乱の計算を行ったが、同様なサイズ範囲で分析が可能であった。しかし、仮に赤外線や紫外線を用いれば、より広い範囲でのサイズ測定は可能である。2)回転型遠心加速度発生機(筑波宇宙センター)を用いて、定常加重力条件でナノチューブを合成し、無重力条件と比較した。加重力条件では、アークスポットが安定し、放電状態が非常に安定となり放電電圧の変動が抑えられることが分かった。派生微粒子はアーク上方で安定な雲を作った。流体計算により、この部分で熱対流が上部のみで定常渦を作り、微粒子が閉じこまることが分かった。ナノチューブ合成率については、予想どおり、反応時間の減少により下った。しかし、定常渦内の微粒子中には高純度のナノチューブが含まれていた。その直径は1.3nm程度であった。
食塩感受性高血圧における交感神経の役割と遺伝子機序の解明を目指す世界データの解析

これまでの解析によってguanine nucleotide binding protein beta polypeptide 3(GNB3)の遺伝子多型は、Gタンパクを介したシグナル伝達が食塩摂取依存的に交感神経を刺激して、心拍数を制御する事を示唆した。今年度はさらにGM33と複合体を形成しシグナル伝達に関わるguanine nucleotide-binding protein alpha-stimulating activity polypeptide 1(GNAS1)を標的にWHO-CARDIAC研究で収集した疫学データと保存血液試料を用い解析を進めた。日本人の集団においてはGNAS1遺伝子多型がリスク型102名、非リスク型114名であった。しかしながらGNAS1の遺伝子多型は日本人において収縮期および拡張期血圧に影響しないことを明らかにした。さらにGM33の解析で明らかにした食塩排泄量を基準とした食塩摂取量依存的な遺伝子多型による心拍数の差異は、GNAS1の非リスク型とリスク型において見られず、またGFB3のリスクに対する影響も見られなかった。したがってGNB3の食塩摂取依存的な心拍数の変化はGNAS1の遺伝子多型と無関係であり、Gタンパクを介したシグナル伝達に必ずしも依存していないことを示唆した。このように食塩摂取がGNB3を介して交感神経を活性化し心拍数を制御する可能性を示唆し、食塩感受性高血圧に新たな知見を加えた。WHO-CARDIAC研究で収集した疫学データと保存血液試料を用い食塩感受性高血圧に関わる遺伝子多型の解析を進めた。日本人の集団では食塩感受性高血圧遺伝子のGNB3遺伝子多型がTT型74名、CTとCC型167名であり、これまで報告されているヨーロッパ人と異なり遺伝子多型が収縮期および拡張期血圧に影響しないことを明らかにした。一方、遺伝子多型依存的に非リスク型(CC+CT型)とリスク型(TT型)に心拍数(73.9 ±0.8*76.9 ±1.3, *:p<0.05)の差を見出した。さらに24時間尿中食塩排出量と心拍数の相関係数において、CC+CT型は負の相関を示すのに対しTT型は正の相関を示し、CC+CT型とTT型の相関係数は有意な差を示し極めて特徴的な遺伝子多型間の相違を見出した。またインドネシア人の集団では日本人と同様にリスク型(TT型)で非リスク型(CC+CT型)より心拍数が高く、食塩排出量と心拍数の相関係数も高い傾向を示すが、有意な差は認められず、人種によってGNB3の遺伝子多型が及ぼす影響に違いが認められた。このようにGNB3の遺伝子多型は、Gタンパクを介したシグナル伝達が食塩摂取依存的に交感神経を刺激して、心拍数を制御する事を示唆した。GNB3と心拍数の関係はこれまでに報告されているが、食塩摂取による影響を解析した例はなく、また国際比較も本研究が初めてであり、新たな知見として第34回日本高血圧学会にて報告した。海外疫学調査で収集した保存血液試料を用い食塩感受性高血圧に関わる遺伝子多型の解析を進め、まず食塩感受性高血圧遺伝子GNB3の多型を解析して食塩摂取依存的に心拍数に影響することを見出しており、得られた結果を第34回日本高血圧学会にて報告したことから、おおむね順調に進展していると言える。これまでに食塩感受性高血圧遺伝子であるGNB3が、食塩排出量依存的に交感神経によって制御される心拍数に影響を及ぼすことを明らかにした。平成23年度は、標的としたGNB3の遺伝子多型が比較的安価で同定できる制限酵素断片長多型法(RFLP法)ですべて同定できたため、予算を有効に利用し一部に未使用金が生じた。今後はさらにGNB3とともにGタンパク質の複合体であるGNAS1と、一般に食塩感受性として報告されているα-adducin, Aldosterone synthase(CYP11B2), Angiotensinogen (AGT)を標的として多型を解析し、遺伝子型別の24時間Na排泄量と心拍数の相関の有無を明らかにすることができる。得られる結果は食塩感受性高血圧のメカニズムを明らかにする一助となり、高血圧を含む生活習慣病の食育による一次予防につなげることが期待できる。平成23年度未使用金54万3千円は、対象とする試料数を増やし、広範囲の地域をカバーする研究にするために使用する。

具体的には、保存する血液や尿の生化学分析費用、より迅速かつ正確に遺伝子多型を解析するためのリアルタイムPCR法の消耗品費用に支出予定である。次年度の研究費は、主に引続き保存血液試料を対象とした遺伝子多型の解析に用いる。初年度に明らかにしたGNB3の遺伝子多型に関わるシグナル伝達や他の食塩感受性遺伝子を標的としてさらに対象とする多型を増やし、詳細に解析するために必要な実験機器、試薬類の購入を予定する。また得られた結果を報告するため、第35回日本高血圧学会(名古屋)への参加費と交通費を支出し、さらに論文投稿料(雑誌未定)が必要となる予定である。
中山間地域の運転免許返納者を含む移動問題と地域共生拠点を活かした課題解決の探求

中山間地域における移動問題を条件不利地域全体の生活困窮問題として捉え直し、とくに移動問題が深刻な地域における移動ニーズを抽出して明確にするとともに、地区座談会で移動問題を住民が共有化する。それをふまえて、高知県独自の地域活動・交流に向けた地域共生拠点を生かしながら、地域福祉計画の移動問題プロジェクトとして、住民座談会で、作業仮説に基づく課題解決の選択肢を提示したうえで、具体的な支援方法を話し合ってもらい、住民が選択した移動支援活動に主体的に取り組んで頂き、改善課題と対策を提示する。さらに、自動車運転免許証返納後の高齢者生活の個別的実態調査を通じて、移動支援対策の実行可能性や有効性を強化する。
地球温暖化にともなう大規模な温暖氷河の後退が海水面変動におよぼす影響評価

本研究は、大規模な温暖氷河が存在する南米パタゴニア地域を対象として、氷河の縮小・後退が海面変動に与える影響を定量的に求め、現在進行している全球の海面上昇の中でパタゴニア氷河の寄与の割合を評価することを目的とした。そのため、平成1011年度科研費・国際学術研究「南米・パタゴニア地域における完新世の氷河変動と近年の氷河変動機構の解明」(国10041105)にて収集された試料の分析、データの解析を中心に研究を行った。1999年12月、南パタゴニア・チンダル氷河涵養域の源流部にて深さ46mの掘削を実施し、日本国内にて雪氷コア試料の酸素・水素同体比、無機イオン濃度、バイオマスの分析を行った。以上の結果、同地点の年涵養量は、1997/98-98/99の収支年では17.8m/年、1998/99-99/00年では11m/年以上という、世界有数の高い降雪量であることが分かった。一方、南パタゴニア・ペリートモレノ氷河において、1999年12月氷河末端部のカービング(氷崩壊)と流動速度の観測を行った(1.5-2.5m/日)。また、同氷河やウプサラ氷河において、カービング速度が水深の一次式で表される経験式を導いた。この結果はカービング過程を氷河モデルに組み込むときに有用となる。さらにウプサラ氷河の変動のメカニズムについて、氷河底面の突起地形と流動方向の伸張が大きな役割を果たしていることが分かった。北パタゴニア・ソレール氷河にて、気候変化にともなう氷河の応答を数値実験した結果、気温が0.5°C上昇するとそれに応じた氷河形態が収束するまでには約150年要することが分った。また、同氷河の流動と融解量の観測結果を解析し、氷河底面滑り速度を融解量の関数として氷河モデルに組み込むことができた。平成11年度は、国際学術研究「南米・パタゴニア地域における完新世の氷河変動と近年の氷河変動機構の解明(代表:安仁屋政武)」と連動し、パタゴニア地域にて試料・データを収集し日本へ持ち帰り、パタゴニア氷床の年間涵養量と氷河末端の氷山分離による消耗量を見積るための分析・解析の一部を実施した。1999年11月27日から12月23日にかけてパタゴニア南氷床チンダル氷河涵養域の源流部(標高1756m)にて深さ46mの雪氷掘削を実施した。現地にて層構造、密度、再凍結氷割合等を測定した。同時に同地点にて、気温、風速、風向、日射量等の気象観測を実施するとともに、現地の気象観測所のデータを収集し、それらの解析を行った。今後、凍結状態で持ち帰った雪氷コア試料の詳細な層構造、密度、粒径、気泡分布、酸素同体比、水素同体比、主要イオン等の分析を行う。これらの各種解析結果を総合的に考察することにより、過去数年間の年涵養量を見積ることができる。パタゴニア南氷床のモレノ氷河において、1999年12月1日から8日まで1日2、3回、4個の定点から35mmカメラにより氷河末端部のステレオ写真を撮影した。また、氷河末端の氷崖の位置や高さを測量し、それらのデータ解析を実施した。今後は、測量の結果を基準値とし、撮影された写真の画像解析を行い、日々の氷河の流動速度、氷山分離体積を求める。

1)カービング型氷河の変動メカニズムの考察氷河の流動速度は、氷体の塑性変形と底面すべりからなる。パタゴニアの大規模な氷河はフィヨルドや湖に流出し、末端の氷が崩壊(カービングcalving)している。本研究の氷河モデルには、底面滑りとカービングのプロセスを組み込む。前年度に国際学術誌に投稿したウプサラ氷河の変動の論文について、査読者のコメントをうけてカービングのメカニズムの考察を行った。2)谷氷河の応答時間の見積もり気候が少し変化し氷河上の質量収支分布が変わると、流動速度、氷厚などが徐々に変化し、いずれ力学的平衡状態の氷河形、位置に落ち着く。1998年に現地調査したパタゴニア・ソレール氷河について、形態と質量収支分布を単純なモデルとし、気候変化にともなう氷河の応答を数値実験した。その結果、気温が0.5°C上昇するとそれに応じた氷河形、末端位置に収束するまでには約150年要することが分った。本調査・解析結果を、2000年5月、ロシアで開催された氷河シンポジウムにて発表した。3)気温上昇にともなう氷河変動の影響評価衛星画像や航空写真の解析からパタゴニア地方の近年の氷河変動の特徴が分ってきた。これらにもとづき、氷河モデルにカービングを組み込み、大規模な温暖氷河の変動が全球の海面変動に与える影響の数値的評価を試みている。