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北陸新方言の地理的社会的動態の研究

本研究では、日本海側に分布する諸方言の地理的年齢的動態に着目して、総合的な実態調査を行った。北陸に集中し、実地調査とコンピューター入力、図化に力を注いだ。最終年度末にはグロットグラム集が完成し、関係者に配布された。また明海大学のホームページで公開した。成果発表のために国際会議に参加し、Proceedingsで刊行された。また付随した山添調査の報告書を刊行した。本研究では、日本海側に分布する諸方言の地理的年齢的動態に着目して、総合的な実態調査を行う。また、過去の方言調査資料とも関係づけて、日本語方言の歴史的発展過程について理論的整備を図る。線状の地域で年齢別にことばを調べて図化する「グロットグラム」(地理×年齢図)の手法は、日本方言学が独自に開発した、世界に誇るべき新技法である。これまで日本列島の太平洋側を縦断して北海道から九州まで延長された。日本海側のことばの動きを明らかにするために、青森県から富山県までの実地調査を過去3年間にほぼ終えた。本研究では、北陸に集中する。初年度の平成20年度には、北陸地方に分布する諸方言の地理的年齢的動態に着目して、総合的な実態調査を行った。京都にかけて、滋賀県と福井県などで、グロットグラムのための実地調査を実行し、計画地点のデータを得た。以前に作成した調査票を改定し、すでに開発したプログラムのデータを多くするだけなので、時間はかからなかった。ただし、地点あたりのインフォーマントの数が多いだけに、人探しに手間がかかった。調査員としては、研究分担者・連携研究者が参加した。データは調査終了後すぐにコード化し、コンピュータ可読データにした。次年度に分担を決めて、グロットグラムの図を作成する。集計に各分担者のもとのパーソナルコンピュータを利用することにより、分布地図も迅速に作製できる。今回の調査は前年度までの日本海岸の東北部分の調査の延長である。その成果の発表のために国際会議に出張して、口頭発表を行った。第2年度の平成21年度には、滋賀県の湖東地域で、グロットグラムのための実地調査を実行し、計画地点のデータを得た。これまでに行った北陸地方の調査地点と連続する。これで日本海岸全体をカバーするとともに、京都まで乗り入れることができ、方言の広域での地理的年齢的動態を具体的に把握できた。年度途中に打ち合わせ会を行い、研究分担者・連携研究者が参加した。集まったデータをもとに全体的考察を行い、図化の方針について討議した。年度末には連携研究者半沢により、グロットグラム集が完成し、関係者に配布された。今回の調査は前年度までの日本海岸の調査の延長である。これまで日本列島の太平洋側を縦断し、日本海側の青森県から富山県までの実地調査を終えた。本研究では、北陸に集中し、3年間に終えることができた第3年度の平成22年度には、滋賀県で、グロットグラムのための実地調査を実行した。これで日本海岸全体をカバーするとともに、方言の広域での地理的年齢的動態を具体的に把握できた。また安価なCD-ROMの形で、より多くの研究者に配布する予定である。その成果の発表のために国際会議に出張して、口頭発表を行い、Proceedingsで刊行される予定である。
飛騨外縁帯古生界の層序およびオルドビス紀〜デボン紀放散虫の分類・化石層序

本研究は,西南日本内帯の飛騨外縁帯を対象として,(1)オルドビス紀デボン紀放散虫化石層序の確立とその高精度化,(2)古生界の層序の確立,(3)形成過程の解明,(4)オルドビス紀デボン紀放散虫の系統分類,を目的とするものである.前年度は(1),(2)および(4)に関する基礎的なデータを収集したので,今年度はこれらを基に化石層序の高精度化と飛騨外縁帯の形成過程を考察し,その一部の内容について論文を執筆した.化石層序の高精度化については,前年の検討で福地-一重ヶ根地域と伊勢地域のシルル・デボン系において幾つかの放散虫群集を識別していたが,これらの群集を基に最下部シルル系H.tegimentum-S.excelsa群集帯から下部デボン系P.intermedia-P.igoi群集帯まで9つに分帯した.この成果についてIPC-2002(2002年7月シドニー)にて公表した.また,飛騨外縁帯の形成過程について,前年の検討で主要5地域の層序を把握したが,その構成要素が最も典型的に見られる地域として西部の伊勢地域を取り上げ考察した.これを日本地質学会学会誌に投稿した(飛騨外縁帯九頭竜湖-伊勢川上流地域における中部古生界の層序と地質年代).同論文では,放散虫化石による詳細な時代検討を行い,同時代の浅海域の炭酸塩岩と深海域の低密度流堆積物が普遍的に存在していることを明らかにした.これらは同時異相関係で,その堆積場は未成熟な海洋性島弧縁辺と推定される.同論文で扱ったのはシルルデボン系であるが,こうした現象は古生界全体に見られるものである.飛騨外縁帯は非常に複雑な地質構造を持った地質体であるため,これまでその形成史は明らかになっていない.しかし,本研究によって,分化した堆積盆で形成された様々な岩相の構成層が精造運動を経て接することにより現在のような複雑な地質体が形成された可能性があることが初めて示された.本研究は,西南日本内帯の飛騨外縁帯を対象として,(1)オルドビス紀デボン紀放散虫化石層序の確立とその高精度化,(2)古生界の層序の確立,(3)形成過程の解明,(4)オルドビス紀デボン紀放散虫の系統分類,を目的とするものである.前年度は(1),(2)および(4)に関する基礎的なデータを収集したので,今年度はこれらを基に化石層序の高精度化と飛騨外縁帯の形成過程を考察し,その一部の内容について論文を執筆した.化石層序の高精度化については,前年の検討で福地-一重ヶ根地域と伊勢地域のシルル・デボン系において幾つかの放散虫群集を識別していたが,これらの群集を基に最下部シルル系H.tegimentum-S.excelsa群集帯から下部デボン系P.intermedia-P.igoi群集帯まで9つに分帯した.この成果についてIPC-2002(2002年7月シドニー)にて公表した.また,飛騨外縁帯の形成過程について,前年の検討で主要5地域の層序を把握したが,その構成要素が最も典型的に見られる地域として西部の伊勢地域を取り上げ考察した.これを日本地質学会学会誌に投稿した(飛騨外縁帯九頭竜湖-伊勢川上流地域における中部古生界の層序と地質年代).同論文では,放散虫化石による詳細な時代検討を行い,同時代の浅海域の炭酸塩岩と深海域の低密度流堆積物が普遍的に存在していることを明らかにした.これらは同時異相関係で,その堆積場は未成熟な海洋性島弧縁辺と推定される.同論文で扱ったのはシルルデボン系であるが,こうした現象は古生界全体に見られるものである.飛騨外縁帯は非常に複雑な地質構造を持った地質体であるため,これまでその形成史は明らかになっていない.しかし,本研究によって,分化した堆積盆で形成された様々な岩相の構成層が精造運動を経て接することにより現在のような複雑な地質体が形成された可能性があることが初めて示された.
「総合的な学習の時間」を展望した、東アジア諸国の国際理解教育に関する調査研究

第1年次(平成12年度)は,日本の国際理解教育の現状と,中国の教育的背景についての調査研究を進めた。その結果,日本の国際理解教育には,「異文化理解(他国理解)」,地域に在住する外国の人との「国際交流」など,7種類の特徴的な取組があった。また,中国の教育的背景については,第1期(1949年1953年...社会主義の実現に向けて教育改革を始める),第2期(1954年1976年...「文化大革命」による混乱が続く),第3期(1977年1984年...現代化のための人材づくりとして,新たな教育改革が始まる),第4期(1985年...21世紀に向けた長期的な教育改革を推進する)と,整理することができた。第2年次(平成13年度)は,日中の学校(日本10校,中国5校)間でテレビ会議システムを活用した国際交流を進めながら,中・高校生の意識調査を行い,次のような傾向が明らかになった。◇日本の生徒は中国の歴史的な文化についての知識(漢字,陶器など)をもっているのに対し,中国の生徒は現在の日本文化(電気製品,ポピュラー音楽など)に対する知識が多い。◇両国の生徒は,互いの日常生活や学校生活の様子に対して関心を示している。など第3年次(平成14年度)は,テレビ会議システムによる国際交流について,実践担当者に対するアンケートを行った。そこでは,今後の課題として,次のようなことが明らかになった。◇JoinMeeting等のソフトを活用するなど,双方のインターネット環境の改善を図る。◇テレビ会議システムが活用できる教師を養成する。◇英語担当の教師と担任との連携をはじめ,ティームティーチング体制を確立する。◇生徒同士が,自由に継続的に交流できるような環境づくりを進める。など第1年次(平成12年度)は,日本の国際理解教育の現状と,中国の教育的背景についての調査研究を進めた。など1中国の教育環境(1)教育的背景(1)第1期(社会主義化への教育改革)...1949年1953年(2)第2期(「文化大革命」による混乱)...1954年1976年(3)第3期(現代化のための人材づくり)...1977年1984年(4)第4期(21世紀に向けた教育改革の推進)...1985年(2)学校の情報教育環境・北京市(第六十六中学、回民学校)...ISDN回線をアナログ回線としてダイアルアップ・西安市(臨潼区鉄路第一小学校)...インターネット接続していない・洛陽市(外国語学校)...ISDN回線でダイアルアップ・香港(培僑初級中学、香島中学)...DSLを利用して常時接続し、trueIPをもったイントラネット2日本と中国の相互理解のための学習内容(1)日本の「小学校6年『社会』」(教科書)における中国日中間にかかわる歴史的事項、及び日本とかかわりの深い国としての中国のくらしの紹介(2)中国の「小学『社会』」(教科書)における日本地理的分野おける日本の産業、習慣、生活などの紹介3今後の課題○さらに教科書分析を進めることによって、日本と中国の相互理解のための学習内容を明らかにするとともに、自文化理解の学習内容も明らかにする。○安定した送受信のために、インターネット回線の運用面の向上を図り、学校間の交流に向けて、計画の具体化・調整を図る。○アンケートによる意識調査を実施し、交流による意識の変容を探る。

これまでに、テレビ会議システムの活用による国際交流・国際理解教育を、中華人民共和国(以下、中国)と大阪府の中学校・高等学校との間で試行するために、現在教員間で接続したり、生徒間の交流の案を打ち合わせたりして、調査・準備を進めている。本年度は、テレビ会議システムによる国際交流を行う以前の診断的評価として、日中両国の中・高校生を対象に、相手国に対する意識調査を行い、次のようなこと(抜粋)が明らかになった。1相手国に対する生活レベルの知識○相手国が自国の文化や生活に与えているものとして、日本側は漢字・陶器・稲作など、歴史的な事物を、中国側は電気製品、アニメ、音楽など、現代的な事物をあげている。○相手国の歴史上の人物として、日本側は鑑真・孫文・毛沢東などをあげている。中国側の高校生が徳川家康、東条英機、伊藤博文など、中学生は一休和尚、小渕恵三などをあげていた。○相手国の地名として、日本側では黄河、長江が圧倒的多数によって記述されている。一方中国側は、富士山、東京、大阪、北海道の記述が非常に多い。2相手国に対する学習レベルの知識○相手国の中・高校生の様子については、日本の生徒は中国の生徒に対して「まじめで、勉強熱心」というイメージをもっており、中国の生徒は、日本の生徒に対して「制服がスマートで、おしゃれ」というイメージをもっていることが伺える。○相手国の教育については、日本の生徒は、中国の教育について、「厳しく、熱心に進めている」というイメージをもっており、中国の生徒は日本の教育を「豊かな教育内容、恵まれた学習環境」といったイメージをもっているようである。しかし、日本の教科書問題については高校生の27%が指摘している。○相手国との関係については、日中両国の中・高校生とも、相手の国との関係は友好関係にあるが、過去の日中戦争や歴史教科書などの問題をかかえていることを指摘している。第1年次(平成12年度)は,日本の国際理解教育の現状と,中国の教育的背景についての調査研究を進めた。その結果,日本の国際理解教育には,「異文化理解(他国理解)」,地域に在住する外国の人との「国際交流」など,7種類の特徴的な取組があることが明らかになった。また,中国の教育的背景については,第1期(1949年1953年...社会主義の実現に向けて教育改革を始める),第2期(1954年1976年...「文化大革命」による混乱が続く),第3期(1977年1984年...現代化のための人材づくりとして,新たな教育改革が始まる),第4期(1985年...21世紀に向けた長期的な教育改革を推進する)と,整理することができた。第2年次(平成13年度)は,日中の学校(日本10校,中国5校)間でテレビ会議システムを活用した国際交流を進めながら,中・高校生の意識調査を行い,次のような傾向が明らかになった。◇日本の生徒は中国の歴史的な文化についての知識(漢字,陶器など)をもっているのに対し,中国の生徒は現在の日本文化(電気製品,ポピュラー音楽など)に対する知識が多い。◇両国の生徒は,互いの日常生活や学校生活の様子に対して関心を示している。など第3年次(平成14年度)は,テレビ会議システムによる国際交流について,実践担当者に対するアンケートを行った。そこでは,今後の課題として,次のようなことが明らかになった。◇JoinMeeting等のソフトを活用するなど,双方のインターネット環境の改善を図る。◇テレビ会議システムが活用できる教師を養成する。◇英語担当の教師と担任との連携をはじめ,ティームティーチング体制を確立する。◇生徒同士が,自由に継続的に交流できるような環境づくりを進める。など
自然の仕組みを生かした農法を開発するための、水田生物群集の構造と機能の解明

水田害虫として重要なウンカ類を中心に置いた生物群集を、東広島市を中心に、広島県内数箇所の自然・有機農法の農家水田と、その近隣の慣行的な集約的農法の一般農家水田において、比較調査した。トビイロウンカの飛来は両者の水田に同程度にみられ、慣行的な水田では殺虫剤散布が行なわれたにもかかわらず密度が増加し、被害(坪枯れ)が生じたが、10年以上続けられた自然農法水田では、密度の増加がみられず、トビイロウンカの被害がなかった。生物群集の構造は、転作や構造改善事業などで水田が大きく攪乱された後の経過年数によって異なっていた。多くの天敵の中でウンカ類を低密度に保つ効果の大きいものは、寄生性線虫のウンカシヘンチュウであることが明らかとなった。しかし、定住性の強いこの線虫と移住性ウンカ類との間の捕食者-被食者のバランスが、大きな攪乱作用で一度崩壊すると、その水田へ再移入が困難で、線虫の密度が回復するのに長年月を要する。また、移住性ウンカ類の生息できない状況が一年でもあると、ウンカが発生しやすくなることが明らかにされた。ウンカ類の増殖の度合いは、ウンカの餌資源であり生活場所でもあるイネ個体の群生育状況によっても影響を受ける。慣行の集約的農法は現行の栽培理論に従っており、そこでのイネの生育型は最高茎数が多く、葉色の濃い、初期生育偏重気味のものであった。このような稲作環境では、移住性ウンカ類の飛来後の第1世代における短翅型雌率(増殖型の出現率)をより高くし、増殖しやすくしている。それに比べると、自然農法の場合はイネの養分供給を自然界からにのみに依存しているので、イネの初期生育は緩慢で、無駄な茎数の増加がなく、葉色もあまり濃くならずに推移し、短翅型雌の出現頻度は慣行農法水田に比べ大きく抑制された。水田害虫として重要なウンカ類を中心に置いた生物群集を、東広島市を中心に、広島県内数箇所に選定した自然農法の農家水田と、その近隣の慣行的な集約的農法の一般農家水田において、比較調査した。トビイロウンカの飛来は両者の水田に同程度にみられ、慣行的な水田では殺虫剤散布が行われたにもかかわらず密度が増加し、被害(坪枯れ)が生じたが、10年以上続けられた自然農法水田では、密度の増加がみられず、トビイロウンカの被害がなかった。また、自然農法を始めてからの経過年数が短いか、自然農法でも転作や構造改善事業などで水田が大きく撹乱された後の年数が短い場合にはウンカの被害が生じた。自然農法水田では、群集構造において害虫種の占める割合が非常に小さく、ただの虫の割合が非常に大きいが、慣行農法水田では逆であった。また、植食者と肉食者共に、慣行農法水田では移住性の種固体群が、自然農法水田では逆に定着性のものが多くを占める傾向があった。自然農法水田でウンカ類を低密度に保つ大きい要因は、ウンカ類を不妊化する寄生性線虫のウンカシヘンチュウであることが明らかとなった。この線虫に寄生されたウンカ類は、そのほとんどが短翅型となって、他の水田への移動能力が小さくなる。

そのため、過度の殺虫剤防除や転作、構造基盤改善などの大きな水田撹乱作用があると、この線虫の密度を水田に回復させるのに自然農法水田でも10年近い長年月が必要であり、その間、ウンカが発生しやすいことが明らかにされた。シヘンチュウ以外のウンカ類寄生者のカマバチ類やネジレバネ類などや、卵捕食者のタカグロミドリメクラガメなどの天敵類は、ウンカ類に随伴して水田に移住してくるため、慣行農法水田でも多く生息してた。しかし、ウンカ類が大発生した後でなければ天敵として働かないため、多くの場合、ウンカ類の制御に余り有効ではないことがわかった。平成元年度も前年度と同じく、広島県内数か所を主にして、自然農法・有機農法の農家水田と、慣行の集約的農法の農家水田とにおいて、ウンカ類を中心においた生物群集の比較調査を継続した。生物群集の構造は、前年度に得られない結果と同様に、各々の農法水田において顕著に異なっており、その差は長年にわたり自然農法や有機農法を継続した場合に一層強く現れた。その原因を追及したところ、生物群集の諸機能に次のような違いのあることが分かった。ウンカ類の数ある天敵の中で、ウンカシヘンチュウ固体群が、群集構造の違いを示す決定要因として働いていることを前年度に示したが、本年度の調査結果からも同様の結論を示すことができた。すなわち、定住性の強いことの線虫と移住性ウンカ類との間の捕食者-被食者のバランスが、大きな攪乱作用で一度崩壊すると、その水田への再移入が困難となり、線虫の密度を回復させるのに長年月を要する。また、移住性ウンカ類の生息できない状況が一年でもあると、ウンカの発生しやすい水田になってしまう。ウンカ類の増殖の度合いは、ウンカの餌資源であり生活場所でもあるイネ固体群の成育状況によっても影響を受ける。とりわけ両農法でのイネの株当たり茎数や葉色に顕著な差異が認められた。慣行の集約的農法は現行の栽培理論に従っており、そこでのイネの成育型は最高茎数が多く、葉色の濃い、初期生育偏重気味のものであった。このような稲作環境では、移住性ウンカ類の飛来後の第1世代における短翅型雌率(増殖型の出現率)をより高くし、増殖しやすくしていることが多かった。それに比べると、自然農法の場合はイネの養分供給を自然界からにのみに存在しているので、イネの初期生育は緩慢であり、無駄な茎数の増加がなく、葉色もあまり濃くならずに推移し、短翅型雌の出現頻度は慣行農法水田に比べ大きく抑制された。
現実的なモデルに基づいたブロック積み替え・整列問題の効率的解法

ブロック積み替え問題とは,積み上げられたブロック(コンテナ)を決められた順序で取り出す際に必要となるブロック積み替えの手間を最小化する問題である.また,ブロック整列問題は,積み替えなしに取り出せる配置へブロックを整列し直す際の手間を最小化する問題である.これらの問題はコンテナターミナルにおける荷役作業低減化に重要な役割を果たす.本研究課題の主たる目的は,ブロックを移動させる際のクレーンの動作としてより現実的なモデルを採用したブロック積み替え問題・整列問題を扱い,その解法を検討することである.以上を踏まえ,平成30年度は以下の研究を行った.(1)ブロック積み替え問題については,ブロックの積み替えに必要となる総処理時間の最小化を目的とした従来研究がいくつか存在するものの,問題を簡単化するため,クレーンによりブロックを水平移動させる際には必ず一番高い位置までブロックを持ち上げるものとしていた.しかし実際には,他のブロックと衝突しない高さまで持ち上げれば十分であり,より短時間で処理が完了する.そこで,このようなクレーンの動作モデルに基づいて総処理時間を最小化するブロック積み替え問題を対象として,分枝限定法による厳密解法,および整数計画問題としての定式化を提案した.そして数値実験を行って,整数計画問題に汎用ソルバを適用する方法よりも分枝限定法に基づく厳密解法の方が,規模の大きい(ブロック数が多い)問題を解けることを示した.(2)ブロック整列問題については,総処理時間を最小化する問題がこれまで研究されてこなかったため,上述の簡単化したクレーン動作モデルのもとで総処理時間を最小化する問題を対象とし,整数計画問題としての定式化を提案した.そして,汎用ソルバを用いた数値実験を行って,その有効性を検証した.以上の成果について国際会議で発表を行った.また,令和元年度に国内会議で発表予定である.現実的なクレーンの移動モデルを作成し,それに基づいてブロック積み替え問題・ブロック整列問題の整数計画問題としての定式化を行うことが平成30年度の目的であった.ブロック積み替え問題については,現実的なクレーンの移動モデルに基づいた定式化を行ったが,ブロック整列問題については,従来の簡単化した移動モデルに基づく定式化のみを行った.また,クレーンは等速で移動するものとしており,加減速はまだ考慮していない.しかし,ブロック積み替え問題に対する結果をブロック整列問題に拡張・適用すること,また定式化において加減速を考慮することは比較的容易である.さらに,令和元年度以降に検討をを予定していた分枝限定法に基づく厳密解法については,ブロック積み替え問題に対してすでに一部構成している.したがって,総合的にはおおむね順調に進展していると考えられる.おおむね研究計画通りに進展しているため,今後も研究計画にしたがって研究を進めていく.整数計画問題として定式化して汎用ソルバにより解を求める方法は,少なくとも現在の定式化を用いる限り,ごく小規模な問題しか解くことができないことが明らかとなった.より規模の大きい問題を解くには,定式化にさらなる工夫が必要であるものの,かりに工夫したとしても,問題に特化した分枝限定法に基づく厳密解法の方が有利であると考えられる.そこで,今年度以降は,整数計画問題としての定式化に汎用ソルバを適用する方法は,分枝限定法による厳密解法の妥当性検証に用いるにとどめ,おもに後者の解法の構成および改善に取り組むものとする.ブロック積み替え問題とは,積み上げられたブロック(コンテナ)を決められた順序で取り出す際に必要となるブロック積み替えの手間を最小化する問題である.また,ブロック整列問題は,積み替えなしに取り出せる配置へブロックを整列し直す際の手間を最小化する問題である.これらの問題はコンテナターミナルにおける荷役作業低減化に重要な役割を果たす.本研究課題の主たる目的は,ブロックを移動させる際のクレーンの動作としてより現実的なモデルを採用したブロック積み替え問題・整列問題を扱い,その解法を検討することである.以上を踏まえ,平成30年度は以下の研究を行った.(1)ブロック積み替え問題については,ブロックの積み替えに必要となる総処理時間の最小化を目的とした従来研究がいくつか存在するものの,問題を簡単化するため,クレーンによりブロックを水平移動させる際には必ず一番高い位置までブロックを持ち上げるものとしていた.しかし実際には,他のブロックと衝突しない高さまで持ち上げれば十分であり,より短時間で処理が完了する.そこで,このようなクレーンの動作モデルに基づいて総処理時間を最小化するブロック積み替え問題を対象として,分枝限定法による厳密解法,および整数計画問題としての定式化を提案した.そして数値実験を行って,整数計画問題に汎用ソルバを適用する方法よりも分枝限定法に基づく厳密解法の方が,規模の大きい(ブロック数が多い)問題を解けることを示した.(2)ブロック整列問題については,総処理時間を最小化する問題がこれまで研究されてこなかったため,上述の簡単化したクレーン動作モデルのもとで総処理時間を最小化する問題を対象とし,整数計画問題としての定式化を提案した.そして,汎用ソルバを用いた数値実験を行って,その有効性を検証した.以上の成果について国際会議で発表を行った.また,令和元年度に国内会議で発表予定である.現実的なクレーンの移動モデルを作成し,それに基づいてブロック積み替え問題・ブロック整列問題の整数計画問題としての定式化を行うことが平成30年度の目的であった.ブロック積み替え問題については,現実的なクレーンの移動モデルに基づいた定式化を行ったが,ブロック整列問題については,従来の簡単化した移動モデルに基づく定式化のみを行った.

また,クレーンは等速で移動するものとしており,加減速はまだ考慮していない.しかし,ブロック積み替え問題に対する結果をブロック整列問題に拡張・適用すること,また定式化において加減速を考慮することは比較的容易である.さらに,令和元年度以降に検討をを予定していた分枝限定法に基づく厳密解法については,ブロック積み替え問題に対してすでに一部構成している.したがって,総合的にはおおむね順調に進展していると考えられる.おおむね研究計画通りに進展しているため,今後も研究計画にしたがって研究を進めていく.整数計画問題として定式化して汎用ソルバにより解を求める方法は,少なくとも現在の定式化を用いる限り,ごく小規模な問題しか解くことができないことが明らかとなった.より規模の大きい問題を解くには,定式化にさらなる工夫が必要であるものの,かりに工夫したとしても,問題に特化した分枝限定法に基づく厳密解法の方が有利であると考えられる.そこで,今年度以降は,整数計画問題としての定式化に汎用ソルバを適用する方法は,分枝限定法による厳密解法の妥当性検証に用いるにとどめ,おもに後者の解法の構成および改善に取り組むものとする.令和元年度以降に繰越した金額は188円とごく少額であり,ほぼ計画通りの研究費の執行が行われている.したがって,当初の使用計画どおり,令和元年度の研究費の主用途として,国内・国際会議発表および資料収集にかかる旅費・参加費や,プログラム作成・数値実験に用いる計算機の購入費などを予定している.
遠心プラットフォームにおける慣性力・流れ・熱揺らぎの超微細重畳現象の制御と応用

数マイクロメートル以下の微粒子は、熱揺らぎの影響を受け、小刻みに動く(ブラウン運動)ことが知られている。しかし遠心マイクロ流体システムにおいては、数マイクロメートル以下の大きさの超微細挙動の観察方法はこれまで実現していない。そこで本研究では、超微細挙動のリアルタイム観察環境を開発し、熱揺らぎと遠心場と流れの相互作用による超微細挙動の影響について研究を行う。また、そこで得られた知見の超高感度自動化学分析装置への応用を行う。
シミュレーション技法を利用した心理的スキルトレーニングシステムの構築に関する研究

本研究は3年間にわたって実施された。しかし当初の計画より、視覚シミュレーター(CGによる)の作成に手間どったこと、また選手のコース滑走時に脳波測定における技術的問題(特にノイズの除外)が未解決であったことなどにより、全体の研究計画の変更を余儀なくされた。そこでまず基礎的な研究として、心拍を手がかりとして滑走時覚醒水準の変化を検討した結果、特に動きを伴うイメージリハーサル中に意味のある心拍変動が見られた。さらに視覚シミュレーターを利用した滑走イメージリハーサル中の心拍反応と比較した結果、共通する部分と異なる部分が見られたと同時に個人差が顕著に見られた。このことはさらにCGによる滑走シミュレーターについて滑走面やコースおよび滑走速度などの諸点ついて再度、改善を試み、いっそう現実感が持てるシミュレーター作成の必要性が示唆されたといえよう。そこで以上のような研究結果に加え、さらに実際の滑走経験を持つ選手の意見を参考にしながらCGに改善を加え、次のステップとして改善された視覚的シミュレーターを利用したイメージトレーニングプログラムを作成し、リュージュ選手に対し実施した。この研究の成果としてはトレーニングの効果の立証よりもむしろ視覚的シミュレーターが持つ限界条件が明らかになり、この種のシミュレーターの具備すべき条件が明らかになり、次の研究課題への足がかりがつかめたと考えている。(1)シミュレーショントレーニングに関する研究文献の調査スポーツディスカスによる検索調査,体協スポーツ科学研究所資料室,その他の研究機関における調査を実施した結果,スポーツの領域におけるシミュレーショントレーニングの研究についてはごく少数の研究例がみられたにすぎず,この領域における研究は現在のところ,自動車の運転,飛行機の操縦技術のトレーニングにおける研究が主流になっていることが判明した。(2)視覚的シミュレーションシステムの作成長野オリンピック時に作成されたリュージュ,ボブスレーコースにおける滑走中のVTR,コース構築に使われた設計図をもとに,コースの形状や立地条件,滑走速度などをデータベース化し,3次元映像表示をCGにより作成した。この映像表示CGは第1次のバージョンとしてのものであり,周辺環境の設定,実際の滑走速度との対応等においてまだ十分な条件を満たしていないものであるが,コースのイメージ化やある程度の現実感が伴う立体視が可能である。(3)コース滑走のCG視覚的シミュレーション時,およびイメージ中における脳波,眼電図,心電図の分析。オリンピックのボブスレー競技に参加したパイロット1名を被験者として,シミュレーションCGの観察中,実際の滑走VTRの観察中,滑走イメージ中の脳波,眼電図,心電図を記録し,分析結果をそれぞれの条件別に比較した。本研究は3年間の継続研究とし、初年度は滑走コースの視覚的シミュレーションの基礎的システムの開発、選手のメンタルプランの作成、実写影像の作成およびCG立体画像によるシミュレーション時の生体反応(心電図など)の測定など基礎的な情報収集と分析に取り組んだ。本年度は当初、聴覚的シミュレーションを加える計画であったが、視覚的シミュレーションをさらに精緻化し、臨場感をさらに強めることを先行させ、さらに生体の反応についても脳波等の指標を加えて、多角的に視覚シミュレーションの効果をを捉らえることを目的とした。本年度までのシミュレータ開発は以下の通りである。1.長野スパイラルコースの3Dグラフィックの表示2.シャッタ眼鏡による立体視を利用した仮想空間の表示の導入3.視点移動時の表示について磁気センサを導入4.物理シミュレーションモジュールの導入および誤作動の改善5.衝突判定モジュールの導入および処理能力低下の改善6.動作テスト用簡易コースの作成7.コースマップの表示改善以上のようなシミュレータの開発により、実際のコースの3Dグラフィック表示の臨場感が増し、また物理的シミュレーションによる自由移動滑走が可能になった。さらに操縦機能を導入するにあたり、ボブスレーのブレード、機体の力学的モデルの検討を行っている。シミュレーションの効果の指標としての生体の反応(脳波、心電図)については分析中である。本研究は最終年度を迎え、総括の段階にいたった。しかし、当初の計画より、視覚シミュレーター(CGによる)の作成に手間どったこと、また選手のコース滑走時に脳波測定における技術的問題が未解決であったことなどにより、全体の研究計画の変更を余儀なくされた。

そこで本年度は昨年度の積み残しになっていた心拍を指標とした滑走時覚醒水準の変化を検討し、さらにシミュレーターを利用した滑走イメージ時の心拍反応と比較するすること、およびCGによる滑走シミュレーターについて滑走面やコースおよび滑走速度などの点で実際の滑走に近い条件を作るなどの改善をはかり、より現実感がもてるモデルにすることなどを主な研究目的とした。さらに3年間の研究成果をふまえ、より大規模な研究プロジェクトへ発展させる計画を作成することとした。研究の成果としては、現実感がもてる滑走シミュレーターが作成できたことまた滑走シミュレーション時の心拍反応の分析から実際の滑走時の心拍反応パターンに類似した傾向が見出された。
ナノ粒子を用いた、癌原発巣-転移巣CT検出と、放射線遠達効果による転移巣の治療法

放射線により、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-L1を放出するParticleを、ヒアルロン酸-プロタミンの静電気的結合を利用してヒアルロン酸-プロタミンParticleを作成した。これらをアルロン酸-アルギン酸溶液に混和後、径500 nm孔のフィルターを介して、塩化カルシウム-塩化第二鉄溶液中に噴霧することにより、ヒアルロン酸-プロタミンParticleを、径475 ±23 nmのヒアルロン酸-アルギン酸マイクロカプセル中に封入した。上記パーティクルを生理的食塩水中に浮遊させ、放射線を照射したところ、放射線10Gyの照射により、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-L1が、それぞれ、78%、62%、74%放出されることが、PIXE法、およびmicro PIXE camera法により確認された。本パーティクルを、左下腿に乳がん腫瘍MM48腫瘍を移植したマウスに、尾静脈から注入し、9時間後に、脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍に捕捉されたパーテイクルをmicro PIXE法により観察した。結果、パーティクルは、脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍よりも有意に腫瘍に優先的に捕捉され、分配されたパーティクルに放射線を照平成29年度はヒアルロン酸-プロタミンをHMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-L1抗体溶液中で、静電気的に結合させ、Particleが生成する事を明らかにした。平成29年度は、本パーティクルをCoatsome-EL-010内に封入していたが、CoatsomeではParticle径が742 ±13 nmと大きすぎ、脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍へのparticleの捕捉が起きてしまい、その分、腫瘍への分配が減少していた平成30年度は、Particleを微細化するため、をアルロン酸-アルギン酸溶液に混和後、径500 nm孔のフィルターを介して、塩化カルシウム-塩化第二鉄溶液中に噴霧することにより、ヒアルロン酸-プロタミンParticleを、径475 ±23 nmのヒアルロン酸-アルギン酸マイクロカプセル中に封入する事に成功した本カプセルからは放射線に反応して、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-L1抗体が放出されているのが確認され、カプセルを左下腿に乳がん腫瘍MM48腫瘍を移植したマウスに尾静脈から注入すると脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍への捕捉数低下と腫瘍への捕捉上昇が観察された。平成30年度で開発した、腫瘍により優先的に捕捉された後、放射線照射に反応して、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-1を放出するParticleが、免疫療法にどの様に影響するかを検討する。する。さらに、放射線により放出されたHMGB1による、Dendritic cell (DC)活性化とCD8+T- cellのCross Primingに対する影響を研究する。これら結果から、Abscopal effectによる転移巣治療を研究する。ヒアルロン酸はプロタミンとHMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-1溶液中で、静電気的に結合し、Particleを生成した。本パーティクルをCoatsome-EL-010中に封入して最終的なパーティクルを作成した。その径は742 ±13 nmであった。上記パーティクルに放射線を照射したところ、放射線により、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-1が、それぞれ、65%、72%、77%放出されることが、PIXE法、およびmicro PIXE camera法により確認された。本パーティクルを、左下腿に乳がん腫瘍MM48腫瘍を移植したマウスに尾静脈から注入し、9時間後に、脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍に捕捉されたパーテイクルをmicro PIXE法により観察した。結果、パーティクルは、脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍よりも有意に腫瘍に優先的に捕捉され、分配されたパーティクルに放射線を照射したところ、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-1が放出されることが確認された。これにより、放射線による、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-1の標的化が可能と思われ、放射線と免疫療法との相乗効果による腫瘍の局所コントロール促進、abscopal effectによる放射線の局所療法から全身療法への拡大、パーティクルによる免疫療法剤限局化作用による、免疫療法剤副作用軽減が予測された。また、本パーティクルを、左下腿に乳がん腫瘍MM48腫瘍を移植したマウスに尾静脈から注入したところ、腫瘍表面に優先的に分配され、さらに分配されたパーティクルに放射線を照射すると、放射線に反応して、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-1を放出させることに成功した。これは、標的化されたAbscopal effectを実現するための重要な第一歩となるものであり、当初計画されていた、放射線に反応して、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-1を放出する、Nanoparticleを使用した、標的化された免疫療法と、Abscpal effectの実現にちかづいたものと自己評価するものである。

上記パーティクルを生理的食塩水中に浮遊させ、放射線を照射したところ、放射線10Gyの照射により、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-L1が、それぞれ、78%、62%、74%放出されることが、PIXE法、およびmicro PIXE camera法により確認された。本パーティクルを、左下腿に乳がん腫瘍MM48腫瘍を移植したマウスに、尾静脈から注入し、9時間後に、脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍に捕捉されたパーテイクルをmicro PIXE法により観察した。結果、パーティクルは、脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍よりも有意に腫瘍に優先的に捕捉され、分配されたパーティクルに放射線を照平成29年度はヒアルロン酸-プロタミンをHMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-L1抗体溶液中で、静電気的に結合させ、Particleが生成する事を明らかにした。平成29年度は、本パーティクルをCoatsome-EL-010内に封入していたが、CoatsomeではParticle径が742 ±13 nmと大きすぎ、脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍へのparticleの捕捉が起きてしまい、その分、腫瘍への分配が減少していた平成30年度は、Particleを微細化するため、をアルロン酸-アルギン酸溶液に混和後、径500 nm孔のフィルターを介して、塩化カルシウム-塩化第二鉄溶液中に噴霧することにより、ヒアルロン酸-プロタミンParticleを、径475 ±23 nmのヒアルロン酸-アルギン酸マイクロカプセル中に封入する事に成功した本カプセルからは放射線に反応して、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-L1抗体が放出されているのが確認され、カプセルを左下腿に乳がん腫瘍MM48腫瘍を移植したマウスに尾静脈から注入すると脳、肺、腎、肝、脾、腫瘍への捕捉数低下と腫瘍への捕捉上昇が観察された。腫瘍検出用ナノパーティクルの尾静脈注射後の体内動態と腫瘍検出能力を研究した後、腫瘍検出用ナノパーティクルから、第一回目の放射線により放出されたanti-CD47 siRNAとanti-PD-1抗体が腫瘍のCD-47シグナル(don't eat me signal)、およびPD-1抗原をを阻害するか否かを、免疫染色、たんぱく分析により観察する。平成30年度で開発した、腫瘍により優先的に捕捉された後、放射線照射に反応して、HMGB1, anti-CD47 siRNA, anti-PD-1を放出するParticleが、免疫療法にどの様に影響するかを検討する。する。さらに、放射線により放出されたHMGB1による、Dendritic cell (DC)活性化とCD8+T- cellのCross Primingに対する影響を研究する。これら結果から、Abscopal effectによる転移巣治療を研究する。Anti-siRNAの試薬、およびCD47 signals検出抗体が予測よりも安価であった。また、旅費を使用しなかったため、88,574円の次年度使用額が生じた。本予算の使用計画は、Anti-siRNAの試薬、およびCD47 signals
DNAコンジュゲートを用いたアフィニティー電気泳動による遺伝子精密分析法の研究

遺伝子の一塩基変異を定量検出するために、合成高分子と一本鎖DNAから成るブロックポリマー型プローブを用いたアフィニティーキャピラリー電気泳動法を開発した。検出原理は、プローブと相補的な正常型のサンプルDNAは泳動中にプローブと複合体を形成して流体力学抵抗を受けるため、一塩基変異型よりも泳動速度が減少することである。さらに本研究では、電気浸透流を利用すると正常体と変異体の分離度が向上すること、DNAの代わりにペプチド核酸を含有するプローブを使うと2次構造をとるサンプルDNAも検出対象にできることを明らかにした。遺伝子のわずか一塩基の変異によって、細胞のがん化や、病原菌の薬剤耐性化がおこることが知られている。これまでに様々な原理に基づいた、一塩基変異体の検出法が報告されている。しかし、未知の比率で混ざっている正常遺伝子と一塩基変異遺伝子を明瞭に識別して、その比を簡便に求める方法はまだ確立されていない。本研究では、一塩基変異部位と相補的な10塩基程度のDNAと水溶性で無電荷の合成高分子の複合化材料(DNAコンジュゲート)をキャピラリー電気泳動のアフィニティープローブに使うことを着想し、一塩基変異遺伝子の精密定量法の開発を試みている。また、本法が広く活用されるように、その学術的基盤の確立を目指している。具体的な研究計画は以下のとおりである。(1)特定の分子量をもち、分子量分布の揃ったDNAコンジュゲートを合成する。(2)アフィニティー分離のメカニズムを解明し、分離が達成される条件を決定する。(3)アフィニティープローブの使用方法を工夫し、様々なアフィニティー分離法を開発する。(4)簡易型の電気泳動装置を開発して実用化を目指す(企業との共同研究)。遺伝子の一塩基変異によって正常細胞のがん化や病原菌の薬剤耐性化が生じる。本研究は、一塩基変異部位を含む小領域に相補的なリガンドDNAと、無電荷の水溶性高分子からなるブロックコポリマー(DNAコンジュゲート)をキャピラリー電気泳動のアフィニティープローブに用いることにより、正常型および一塩基変異型DNAの分離・定量法を開発することを目的とする。今年度は以下の2項目について検討を行った。1.ポリエチレングリコールとDNAからなるブロックコポリマーの合成と評価ポリエチレングリコール(分子量2万)を一成分としたブロック型のDNAコンジュゲートを合成した。イネいもち病菌の薬剤耐性菌の遺伝子がこのDNAコンジュゲートをアフィニティーリガンドとして用いることによって分離・定量できることを実証した。さらに、測定温度、緩衝液の塩濃度、リガンドDNAの塩基数およびDNAコンジュゲート濃度と分離度の相関関係を明らかにした。2.ポリアクリルアミドとDNAからなるブロックコポリマーの合成と評価代表的な精密重合法の1つであるRAFT重合法を用いて高分子の分子量を厳密に制御したDNAコンジュゲートを合成した。無荷電で水溶性の高分子の代表としてポリアクリルアミドに着目し、その末端にリガンドDNAとの複合化を可能とする官能基(チオール基)を導入した。一方、リガンドDNAの鎖末端をマレイミド基で化学修飾し、両官能基のマイケル付加によるカップリング反応で構造明確なブロックコポリマーを得た。ポリアクリルアミドブロックの分子量を3千から1万6千まで変化させ、試料DNAの泳動抑制効果がどのように変化するか理論式を用いて定量的に解析した。本研究は、一塩基変異部位を含む小領域に相補的なオリゴDNAと、無電荷の水溶性高分子からなるブロックコポリマー(DNAコンジュゲート)をキャピラリー電気泳動のアフィニティープローブに用いることにより、正常型および一塩基変異型DNAの分離・定量法を開発することを目的とする。今年度は主に以下の2項目について検討を行った。1.ポリエチレングリコールとペプチド核酸(PNA)からなるブロックコポリマーの合成と評価サンプルDNAに対して強いアフィニティー相互作用をする新規プローブとして、PNAとポリエチレングリコールのジブロック共重合体を設計・合成した。サンプルDNAに対して適切な強さのアフィニティーを発現するようにPNA塩基数を選択し、さらにプローブのキャピラリー管内壁への非特異吸着がほぼ完全に抑制されるプローブ濃度を決定した。その結果、従来のDNAコンジュゲートでは実現がきわめて困難だった、フォールディングするサンプルDNAの一塩基変異分離分析に成功した。2.アフィニティーキャピラリーゾーン電気泳動法の開発ポリエチレングリコールとDNAからなるブロックコポリマーをアフィニティープローブに用いた、キャピラリーゾーン電気泳動法を開発した。本研究のこれまでの分離モードは、内壁を化学修飾したキャピラリー管を使用して電気浸透流を完全に抑制する電気泳動システムに基づいていた。これに対して、キャピラリーゾーン電気泳動とは、緩衝液中の分離用試薬との相互作用によって、電気浸透流に対するサンプルの相対速度が変化することを利用する分離モードである。

この最も典型的な分離モードにおいても、DNAコンジュゲートが一塩基変異体の分離用試薬として機能することが明らかになり、アフィニティープローブとしての高い汎用性が示された。遺伝子の一塩基変異によって正常細胞のがん化や病原菌の薬剤耐性化が生じる。本研究は、一塩基変異部位を含む小領域に相補的なオリゴDNAと、無電荷の水溶性高分子からなるブロックコポリマー(DNAコンジュゲート)をキャピラリー電気泳動のアフィニティープローブに用いることにより、正常型および一塩基変異型DNAの分離・定量法を開発することを目的とする。今年度は主に以下の2項目について検討を行った。1.アフィニティーキャピラリーゾーン電気泳動法の開発(昨年度から継続)ポリエチレングリコール(PEG)とDNAからなるブロックコポリマーをプローブに用いたキャピラリーゾーン電気泳動法を開発している。今年度は、プローブの分子量、分子量分布、および形状(ブロック型またはグラフト型)が分離度に及ぼす影響を調べた。その結果、分子量が大きく、分子量分布が狭いプローブほど高い分離度を示すことが明らかになった。形状に関してはブロック型、グラフト型ともにほぼ同じ性能を示し、合成法の簡便さからブロック型の方が実用的であることが示された。2.ペプチド核酸とPEGからなるブロックコポリマーの設計と合成(昨年度から継続)昨年度までに合成したペプチド核酸(PNA)とPEGのブロックコポリマーでは、水溶性を向上するために4残基のLys(正に帯電)をPNA部位に付加していた。その泳動挙動を調べた結果、キャピラリー管の内壁コーティングが損傷してシラノール基が露出した微小領域にプローブが静電相互作用により強固に非特異吸着することが示唆された。そこで今年度は、反対電荷を有するGluを同じく4残基含有するプローブを新たに合成した。キャピラリーゾーン電気泳動モードを用いて性能評価を行なったところ、新プローブは内壁に物理吸着をせず、分離結果の再現性がきわめて高いことが明らかになった。本研究は、一塩基変異部位を含む小領域に相補的なオリゴDNAと、無電荷の水溶性高分子からなるブロックコポリマー(DNAコンジュゲート)をキャピラリー電気泳動のアフィニティープローブに用いることにより、正常型および一塩基変異型DNAの分離・定量法を開発することを目的としている。最終年度では以下の2項目について結論を得た。1.アフィニティーキャピラリーゾーン電気泳動法の開発(昨年度から継続)今年度は、一塩基変異型と正常型にそれぞれ相補し、かつポリエチレングリコール(PEG)分子量が異なる2種類のDNAコンジュゲートを併用すると、正常体と変異体から夾雑物が完全に分離されることを実証した。これにより、正常体と変異体の存在比率をピーク面積比から簡便かつ正確に決定できることが分かった。特に、正常体と変異体の仕込み比率と実測された比率の差は、これまでに報告された手法のなかで最小であった。本法の遺伝子精密分析法としての実用化が期待できる。
水惑星実験を用いた台風発生メカニズムの解明

地球の全表面が海で覆われた仮想的な「水惑星」で、台風発生と海面水温(SST)分布の関係を、計算機を用いた数値実験によって明らかにした。東西一様で、赤道で最大で両極へ向けて減少する南北対称なSST分布を持つ水惑星では、台風が発生しなかった。東西一様のままSSTを全体的に上昇させた(温暖化)実験でも、台風は発生しなかった。東西一様な赤道域の一部に暖かいSST領域(+3度の暖水塊)を重ねて与えた実験では、暖水塊の西側低緯度域で台風が発生しやすい環境が形成され、その領域に東へ伝播する強い西風が吹いた時に、赤道をはさんで双子台風が発生した。これは西太平洋でエルニーニョ期に見られる台風発生を説明する。本研究課題では台風の初期の発生過程を明らかにすることを目的とする。全地表面が海面である仮想的な地球、「水惑星」の条件を用いて台風発生と海面水温分布の関係について明らかにする。実際の地球とは異なる陸地のない「水惑星」での台風を調べるにあたり、数値モデルを用いる。台風の構造を表現できる高解像度の数値シミュレーションを実施し、模式的な海面水温分布を与えた時にできる環境場の特徴と、発生する個々の台風を同時に調べる。この「水惑星」条件を用いた実験の知見は、実際の地球での海面水温分布と台風発生の条件および発生過程の解明に役立つ。特に西太平洋のような海面水温分布を持つ場での台風発生の解明を目的とする。平成22年度は全球での発生条件について数値モデルを用いて実験を行った。東西一様のcosine型海面水温を与えた基準分布に、赤道上に周囲より最大+3Kの偏差の東西非一様の分布(暖水塊)を与えた実験では水惑星の台風が検出された。この実験に対し、a)偏差を+1Kに下げて与えた実験、およびb)東西一様のまま全球の海面水温を全体的に+3Kあげた実験(理想的な温暖化実験)を行い台風の存在を調べたが、どちらの実験でも台風は検出されなかった。これらの結果から、水惑星における台風が発生するためには、海面水温が高いだけではなく、暖水塊の存在とその海面水温偏差の大きさも重要であることが分かった。この結果について国際学会(3rd International Summiton Hurricanes and Climate Change,June27--July2,2011,Rhodes,Greece)で報告をした。全球モデルで3Kの暖水塊を持つ実験で検出された台風について、台風周囲を切り出した領域モデルを用いた実験を実施した。本研究課題は、全地表面が海面である仮想的な地球である「水惑星」の条件を用いて台風発生と海面水温分布の関係について明らかにすることで、実際に観測される海面水温分布と台風発生の条件および初期の発生過程を解明することを目的とする。また、水惑星実験を行い、温暖化時の海面水温の影響と台風発生についても解釈を得る全球大気モデルを用いた水惑星実験について、台風発生の環境条件をGray(1975)の発生パラメタを用い発生条件を定量的に評価した。東西一様なcosine型の海面水温を与えた基準分布の実験に対し、水惑星の台風が発生した赤道上に+3Kの偏在(暖水塊)を与えた実験では、暖水塊の西側低緯度域で発生パラメタが大きな値を示した。この極大値は、西太平洋における観測で得られる値に匹敵した。一方、台風が発生しない、東西一様のまま全球の海面水温を+3Kあげた(理想的な温暖化)実験では発生パラメタが十分大きな値をとらなかった。この結果は、海面水温の全球的な上昇だけでは台風発生に適した環境条件とならないことを定量的に明らかにした。全球大気モデルを用いた+3Kの暖水塊を与えた実験では、全個数のうち8割の台風が、赤道域西風の強まりと、その西風域がゆっくり東へ伝播する際にtwin cyclonesとして発生した。これは、西太平洋でエルニーニョ期に強い西風(西風バースト)が観測され、西風域が東進する際にみられるtwin cyclonesと類似することから、東へ伝播する大規模波動でおこる西太平洋における台風発生を説明する。この結果について2012年気象学会秋季大会で報告した。領域モデルの実験では、台風発生開始から数日間の台風の気圧低下(強化)は、赤道域西風の強まりとともに、台風を構成する積雲対流の変動と重なり進行する過程をとらえた。本研究課題では、全地表面が海面である仮想的な地球である「水惑星」の条件を用いて台風発生と海面水温分布の関係について明らかにした。

実際に観測される西太平洋における台風発生の条件と初期過程について、海面水温分布と台風発生の関係を水惑星実験の結果を用いて説明した。また、海面水温を上昇させた水惑星実験の結果から、地球温暖化時の海面水温上昇が台風発生に与える影響についての解釈も得た。本課題の全球大気モデルを用いた水惑星実験では、台風発生の環境条件をGray(1975)の発生パラメタを用い発生に適した条件を定量的に評価した。東西一様なcosine型の海面水温を与えた基準分布の実験に対し、水惑星の台風が発生した赤道上に+3Kの偏在(暖水塊)を与えた実験では、暖水塊の西側低緯度域で発生パラメタが大きく台風発生に適した環境であることを示した。この値は、西太平洋における観測で得られる値に匹敵した。この環境下で発生した水惑星の台風は、全個数のうち8割の台風が赤道域西風の強まりと、その西風域が東へ伝播する際に赤道をはさんでtwin cyclonesとして発生した。これは、西太平洋でエルニーニョ期に海面水温の高い領域の西側領域で強い西風(西風バースト)が観測され、西風域が東進する際にみられるtwin cyclonesと類似し、この仕組みを説明する。発生した台風回りの領域を拡大した領域モデル実験では、台風発生開始から数日間の台風の気圧低下(強化)は、赤道域西風の強まりとともに、台風を構成する積雲対流の変動と重なり進行することを示した。全球の海面水温を東西一様のまま上昇させた(理想的な温暖化)実験では赤道域降水量の増加は見られたが、発生パラメタは大きな値を示さず、台風は発生しなかった。このことは、地球温暖化で起こる海面水温の全球的な上昇だけでは、台風発生に寄与しないことを定量的に明らかにした。当初計画していた全球モデル及び領域モデルによる数値実験のうち、すべての実験の実施を完了した。現在までの解析で、本課題の目的としていた、「水惑星」の条件を用いて台風発生と海面水温分布の関係について明らかにした。赤道に暖水塊を持つ水惑星の台風発生と環境条件が、実際に西太平洋で観測される台風発生と海面水温分布とに類似し、また水惑星の台風発生時に観測される赤道域の西風の強まりが、観測される西風バースト発生時と台風発生を説明するという結果を得た。この結果を国内学会(日本気象学会2012年秋季大会)で報告した。25年度が最終年度であるため、記入しない。理想化された条件での水惑星の台風に対する数値実験で得られたデータは、今後、投稿論文改定時に検証を求められたり、査読者のさらなる解析を提案される可能性があるため、再度の利用を踏まえたデータの保存と整理を進めている。