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電界による磁性の制御

今年度は昨年度と同様に常磁性金属の強磁性化と磁性の電界効果の起源解明を目的とし、(1)強磁性近接効果により強磁性化したPt超薄膜及び、(2)強磁性金属Co超薄膜に対して電界を印加した状態で分光測定を行った。実験はSPring-8のBL39XUとBL25XUを利用し、X線磁気円二色性(XMCD)とX線吸収分光法(XAS)を測定した。まず、垂直磁気異方性を有するPd/Co/Pt/MgO試料において、Ptの誘導磁気モーメントの電界印加による変化を調査した。ゲート電圧を印加することでXMCD,XASスペクトルが変化し、総和則を用いた解析により正のゲート電圧(Ptの電子密度の増加に相当)をPt層に印加した際にPtの誘導磁気モーメントが減少していることが分かった。さらに、第一原理計算と照らし合わせることにより、この変化がフェルミ準位の変位と軌道混成の変化の両方から生じていることが明らかとなった。次に、MgO/Co/Pt試料を用いて、Co層の有効スピン・軌道磁気モーメントに生じる変化を調査した。電界の印加により本試料のキュリー温度や磁気異方性が変調されることを電気輸送測定において確認した。一方分光測定においては、XMCD、XASスペクトルにゲート電圧の印加による変化が見られた。両者のスペクトルの積分値に総和則を適用して磁気モーメントの変化を見積もった。その結果、正のゲート電圧の印加によって、軌道磁気モーメントの面直成分は増加する一方で面内成分は減少し、有効スピン磁気モーメントの面直・面内成分はともに減少していることが分かった。今後は、第一原理計算と組み合わせて、電界によって各軌道に生じる変化およびそれらとキュリー温度や磁気異方性の変調との関係性に関して詳細な議論を行い、論文としてまとめていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。研究目的は強磁性金属ならびに常磁性金属において電界による磁気的性質の変化を調査することである。本年度は大きく分けての二つのテーマを実施した。一つ目は、Co/Ptにおける磁化の電界変調である。異常ホール効果を利用して、Coの磁化の電界による微小な変化を測定し、その定量評価を行った。本研究を遂行するため、ロックインアンプを用いた精度の高い測定系を今回新たに構築した。この精度の高い測定系は、電界による磁気的性質の変化が微小であることが予想される常磁性金属における調査においても活用可能である。二つ目は、Ni/Cuにおける電界効果である。NiにCuを加えていくとある比率でNiは磁気的な秩序を失うことが知られているが、バルク体と薄膜ではその比率が同じとは限らない。そのため、Niのキュリー温度の膜厚依存性の調査からはじめ、Cuの比率を増やした合金へと調査を次第に移していくことにした。その過程でNiが超常磁性状態にありキュリー温度が決定できないとわかったが、計画を若干変更して、超常磁性状態の電界による制御を試みた。その結果、Niの磁気異方性を電界によって変調することで、超常磁性状態を制御できることがわかった。研究代表者はこれらの成果について国内外の学会において発表を行った。全体の研究目的はデバイス応用を見据えて、強磁性金属ならびに常磁性金属の磁気的性質の電界による変化に関して調査することである。2, 3年目以降は、常磁性における電界効果への挑戦を目標にしており、ストーナー増強された常磁性金属であるPtやPdを対象に研究を行う予定であった。今年度の実施計画に基づいて、Ptに電界を印加してその磁気的性質の変調を試みた。具体的には、強磁性金属Coに接合したPt中に誘起される磁気モーメントの電界印加による変調を試みた。今回新たにX線磁気円二色性測定を行い、Ptの磁気モーメントの電界誘起変化を元素選択的に検出することに成功した。本手法は、来年度目標であるPtにおける電界誘起強磁性転移を証明する上で、非常に強力な手法となり得る。前年度に引き続いて強磁性金属の電界効果の起源解明に向けた実験も行った。具体的には、Pt/Co/MgO構造にX線磁気円二色性測定を適用し、電圧の印加によるCoの磁気モーメントと酸化状態の変化について評価を試みた。測定の結果、電圧の印加による酸化状態の明確な変化は見られなかった。一方で、エラーの範囲を超えて磁気モーメントは変化が見られた。本結果は、静電的な電荷の蓄積による磁気的性質の変化の存在を証明する有意義なものであると言える。現在までの進捗状況は、当初の計画以上に進展していると言える。初年度から今年度で、調査対象を強磁性金属から常磁性金属へと徐々に拡大したが、その過程で成果が着実に得られるとともに測定系の構築にも成功した。成果の一例がPtの誘導磁気モーメントの電界制御である。本研究はちょうど強磁性と常磁性の間の領域にある物質系であり、本成果は常磁性金属へと調査範囲を広げる際の強力な足がかりとなる。さらには、最終目的である常磁性金属の強磁性化を実現する上で不可欠な測定系の構築等も着実に行ってきた。ロックインアンプを用いた高感度な電気測定系やX線磁気分光用の測定系の構築が今までに完了している。

これらは常磁性金属における電界効果を調査する上で強力なツールとなり得る。今年度は昨年度と同様に常磁性金属の強磁性化と磁性の電界効果の起源解明を目的とし、(1)強磁性近接効果により強磁性化したPt超薄膜及び、(2)強磁性金属Co超薄膜に対して電界を印加した状態で分光測定を行った。実験はSPring-8のBL39XUとBL25XUを利用し、X線磁気円二色性(XMCD)とX線吸収分光法(XAS)を測定した。まず、垂直磁気異方性を有するPd/Co/Pt/MgO試料において、Ptの誘導磁気モーメントの電界印加による変化を調査した。ゲート電圧を印加することでXMCD,XASスペクトルが変化し、総和則を用いた解析により正のゲート電圧(Ptの電子密度の増加に相当)をPt層に印加した際にPtの誘導磁気モーメントが減少していることが分かった。さらに、第一原理計算と照らし合わせることにより、この変化がフェルミ準位の変位と軌道混成の変化の両方から生じていることが明らかとなった。次に、MgO/Co/Pt試料を用いて、Co層の有効スピン・軌道磁気モーメントに生じる変化を調査した。電界の印加により本試料のキュリー温度や磁気異方性が変調されることを電気輸送測定において確認した。一方分光測定においては、XMCD、XASスペクトルにゲート電圧の印加による変化が見られた。両者のスペクトルの積分値に総和則を適用して磁気モーメントの変化を見積もった。その結果、正のゲート電圧の印加によって、軌道磁気モーメントの面直成分は増加する一方で面内成分は減少し、有効スピン磁気モーメントの面直・面内成分はともに減少していることが分かった。今後は、第一原理計算と組み合わせて、電界によって各軌道に生じる変化およびそれらとキュリー温度や磁気異方性の変調との関係性に関して詳細な議論を行い、論文としてまとめていく予定である。研究目的は強磁性金属ならびに常磁性金属において電界による磁気的性質の変化を調査することである。研究代表者は、Co/Ptにおける磁化の電界変調をテーマに研究を行い、計画の遂行に不可欠な精度の高い測定系の構築に成功した。さらに、Ni/Cuにおける電界効果をテーマに研究を行い、当初予定してなかった電界による超常磁性状態の制御に成功した。目標の達成に不可欠な精度の高い測定系を築くことができたことや予想外の結果が得られたことから、当初の計画以上に進展していると考える。最終年度の目標であるPtにおける電界誘起強磁性転移の実現にとりかかる予定である。まず、ロックインアンプを使用した高感度なホール測定によってPtの磁化シグナルを検出し、Ptの強磁性化条件を探る。さらに、Ptに強磁性化の兆候が見られれば、X線磁気円二色性によるに元素選択的な測定手法を適用し、Ptの強磁性化を証明する予定である28年度が最終年度であるため、記入しない。NiとそのCu合金に関する調査は継続的に行っていく予定である。問題となっていた超常磁性状態も下地をPtにすることで解決が期待される。次年度は、常磁性のPtやPdが電界から受ける影響を調査することを考えている。当初の予定ではSQUIDによる磁化測定や電気測定によって行うつもりであったが、放射光を用いた実験を新たに計画している。Ptの場合は、硬X線を用いたXMCDによって元素選択的にその磁気的性質を観測することが可能である。放射光施設を用いた実験は時間的制約が大きいため、綿密な予備実験が不可欠である。
チャートの続成過程の研究

日本列島をふくむ造山帯に特徴的なチャートは、放散虫や珪質海綿骨針のような珪質生物遺骸の集積によって形成されたもので、わずかに風で運搬された粘土鉱物や海水晶出起源の鉄・マンガン鉱物などをふくむ。このことを陸源の粗粒砕屑物を全くふくまないことから、チャートは深海底で堆積埋没し続成過程を経たと考えられる。珪質生物遺骸を用いた熱水処理実験によると、珪質堆積物の続成過程では、珪質遺骸をつくる非晶質シリカの溶解と間隙へ二次的シリカの沈澱と両反応が進行することが確かめられた。鉱物学的には、温度の上昇とともに、珪質遺骸の非晶質シリカはオパールCTに変化して、ついには石英の集合体となる。野外観察によると、異地性地塊として泥質岩中に産するチャートに、高間隙水圧下で生じた泥質物のインジェクションや圧力溶解によるマイクロスタイロライトが確認された。こうした実験結果と野外の事実から、チャートの続成過程は次のように考えられる。珪質堆積物の埋没とともに圧密作用が進行し、孔隙率が減少する。同時に珪質遺骸が間隙水に溶解し、その溶存シリカは次第に飽和していく。さらに圧密作用が進行しつつ埋没していくと、温度の上昇とともに孔隙へのシリカの沈澱がはじまる。間隙水のシリカ濃度の変化に応じて、シリカの溶解・沈澱がおこり、孔隙は二次的シリカで充填されていく。この結果、珪質堆積物は固結して硬いチャートに変化する。チャートには珪質遺骸が残存していることから、オパールCTから石英への変化は基本的には固相の状態で進行したと考えられる。こうした続成過程に加えて、チャートは深海底から沈み込み帯までプレートで運ばれ、付加するときに変形をともなった再続成過程を受ける。そこでチャートは外力により破壊されてブロック化し、チャート内ではストレスによる圧力溶解作用で癒着し、固結化は一層進行させられたと考えられる。1.秩父帯内・外帯のチャートでは,続成・変成作用による再結晶が進んでおり,堆積時の元素分布の推定が困難である.一方,四万十帯のチャートには保存状態の良好なものがあって,それは続成過程の研究に適している.2.反射電子による組成像観察によると,四万十帯のチャートではシリカ,カリウム,マンガンなどの元素分布は不均質で,鉱物としてはそれぞれ石英,粘土鉱物,マンガン酸化物またはリシオフォライトなどに対応する3.シリカは放散虫などの珪質生物起源,カリウムは風化物質で陸源,マンガン鉱物は海水晶出起源のものであり,チャートはそれらの混合物である.4.さらに四国の三宝山帯において,チャート中に燐酸塩鉱物が発見され,続成過程でPO43-イオンの挙動も重要であることがわかった.5.非晶質シリカがより粗粒の石英へと再結晶する続成過程において,マンガンは石英中に入らないために再移動・濃集し,燐酸イオンはフッ素イオンなどとともにシリカの溶解に寄与したことが予想される.6.非晶質シリカの再結晶と組織変化を検討するために,静置式オートクレーブを製作依頼し購入した.

最高使用圧力300kg/cm3,最高使用温度300°Cの条件で,容量は0.1lのものである.性能確認のため数度にわたる水圧・気密試験を行い,実験可能であることを確かめた.7.現世の珪質海綿の骨針を試料として再結晶の実験を行い,短時間であっても石英化し,さらに組織も変化することが確かめられた.温度条件を変えながら実験を継続中である.チャートの続成過程を明らかにするために、鉱物学的変化を追試しつつオートクレーブを用いた熱水処理実験を行った。出発物質は、珪藻、放散虫、珪質海綿骨針である。実験条件は250kg/cm^2から300kg/cm^2の圧力下、100°Cから300°Cの温度範囲で、反応時間は40150時間である。溶媒には主に水を用いたが、アルカリをふくむものも用いた。反応時間を変えつつ組織形態を観察すると、珪質生物遺骸の溶解にはじまり、続いて間隙にシリカが沈澱する。このことは、続成過程では珪質堆積物中で溶解と沈澱の両反応が同時進行し、化学的に不均質な場が無数に存在することを示す。鉱物学的には、非晶質シリカ・オパールAからなる珪質生物遺骸はオパールCTに変わり、ついには石英の集合体となって、その形態は消失する。しかしながら、この過程で二次的シリカでおおわれた珪質生物遺骸は保存される。一方、野外調査において、異地性地塊またはブロックとして付加体の中に存在するチャートには、破砕面にそって薄く泥質岩が挟在しているのが確認された。それは、ある応力場でかつ高い間隙水圧下でおこった泥質物のインジェクションをあらわす。また、破砕されたチャートの角礫どうしの境界には、圧力溶解作用によるマイクロスタイロライトが発達しており、チャートは、続成過程後に、地下深部で破砕変形作用を受けている。こうした事実は、プレート収束境界の沈み込み帯における付加プロセスを反映している。つまり、造山帯に特徴的なチャートは、通常の堆積埋没後の続成過程に加えて、沈み込みにともなっておこる破砕や泥質物のインジェクション、さらに後の地表への上昇とそれにともなうストレスの解放による破壊を、二重三重に記録している。
光線再生法を中心としたメガネなし立体画像再生の高品位(高画質、深奥行、広視域)化

我々が提唱する光線再生法は,点物体からの光線を簡単な装置を用いて再生することで,点像を構成し,その点像の集合体で3次元物体を表現するものである.非常に理にかなった光線再生法であるが,実際にこれを高精細画像を見慣れた現代人が満足できるレベルで実現することは,その情報量の多さから技術的に困難で,多くの課題を持っている.本研究はそれらの解決を学術的な面から目指したもので,以下の成果を得た.(1)2次元画像を3次元空間上に階層表示するディスプレイを開発した.(新たな応用の創出)(2)よりリアルな3次元画像再生のために,市販のモデリングソフトを活用した光線再生法用の3次元画像モデリングアプリケーションを開発した.また,大きなポリゴン数に対応するために,計算プログラムの最適化を行い,実用の時間内でA3サイズのディスプレイに10万ポリゴンからなる3次元画像の表示に成功した.(3)360°円周方向から観察可能な円筒型3次元画像ディスプレイについて,の設計指針を理論的に導いた.導いた設計指針に基づきディスプレイを設計制作し,所期の動作を確かめることができた.(4)(3)の結果をうけ球状ディスプレイ開発の前段階として円錐型ディスプレイを提案し,その構築を行った.(5)パネル連結型の超大型ディスプレイ開発の基礎研究を行い,最適設計の指針を明らかにした.我々が提唱する光線再生法は,点物体からの光線を簡単な装置を用いて再生することで,点像を構成し,その点像の集合体で3次元物体を表現するものである.非常に理にかなった光線再生法であるが,実際にこれを高精細画像を見慣れた現代人が満足できるレベルで実現することは,その情報量の多さから技術的に困難で,多くの課題を持っている.本研究はそれらの解決を学術的な面から目指したもので,以下の成果を得た.(1)2次元画像を3次元空間上に階層表示するディスプレイを開発した.(新たな応用の創出)(2)よりリアルな3次元画像再生のために,市販のモデリングソフトを活用した光線再生法用の3次元画像モデリングアプリケーションを開発した.また,大きなポリゴン数に対応するために,計算プログラムの最適化を行い,実用の時間内でA3サイズのディスプレイに10万ポリゴンからなる3次元画像の表示に成功した.(3)360°円周方向から観察可能な円筒型3次元画像ディスプレイについて,の設計指針を理論的に導いた.導いた設計指針に基づきディスプレイを設計制作し,所期の動作を確かめることができた.(4)(3)の結果をうけ球状ディスプレイ開発の前段階として円錐型ディスプレイを提案し,その構築を行った.(5)パネル連結型の超大型ディスプレイ開発の基礎研究を行い,最適設計の指針を明らかにした.我々が提唱する光線再生法は,点物体からの光線を簡単な装置を用いて再生することで,点像を構成し,その点像の集合体で3次元物体を表現するものである.非常に理にかなった光線再生法であるが,実際にこれを高精細画像を見慣れた現代人が満足できるレベルで実現することは,その情報量の多さから技術的に困難で,多くの課題を持っている.本研究はそれらの解決を学術的な面から目指したものである.本年度は以下の成果を得た.(1)光線空間多重による3次元ディスプレイのボクセル密度向上液晶方式光線再生法において,ピンホールアレイの振動と液晶表示画面の切り替えを同期することで,空間的に光線を多重化し,ボクセル密度の向上を実現した.(2)2次元オブジェクトの階層的表示単一の表示装置を用いて,写真などの2次元画像を複数枚,装置からそれぞれ異なる距離の位置に階層表示することを可能とする技術を開発した.2次元画像は光線再生法に基づき階層表示されるため,表示画像全体は輻輳・両眼視差・調節などの立体感を得る生理的要因に矛盾のない3次元画像として認識される.本技術による新しい表現手法は、飛び出し看板や壁掛けショーウインドウなど,宣伝媒体などへ活用が可能であり,広告業界全般に効果を発揮するものと期待している(広告はインパクトと意外性が重要).新しいアートワークの創出も考えられる.(3)透明平板回転方式による発光型体積表示3次元ディスプレイの開発希土類錯体を含有した透明平板を開発し,透明平板回転方式による発光型3次元ディスプレイを試作した.回転平板が透明であるため,背景と再生3次元画像は融合する上に,不可視領域が小さいという特長がある.また,大画面化にも容易に対応可能である.我々が提唱する光線再生法は,点物体からの光線を簡単な装置を用いて再生することで,点像を構成し,その点像の集合体で3次元物体を表現するものである.非常に理にかなった光線再生法であるが,実際にこれを高精細画像を見慣れた現代人が満足できるレベルで実現することは,その情報量の多さから技術的に困難で,多くの課題を持っている.本研究はそれらの解決を学術的な面から目指したものである.本年度は以下の成果を得た.(1)よりリアルな3次元画像再生のために,市販のモデリングソフトを活用した光線再生法用の3次元画像モデリングアプリケーションを開発した.また,大きなポリゴン数に対応するために,計算プログラムの最適化を行い,実用の時間内でA3サイズのディスプレイに10万ポリゴンからなる3次元画像の表示に成功した.(2)360°円周方向から観察可能な円筒型3次元画像ディスプレイについて,の設計指針を理論的に導いた.

導いた設計指針に基づきディスプレイを設計制作し,所期の動作を確かめることができた.(3)(2)の結果をうけ球状ディスプレイ開発の前段階として円錐型ディスプレイを提案し,その構築を行った.円錐型ディスプレイとすることで,周囲360°の視域角に加えて,垂直方向への視域角の集中を実現した.円錐の頂角,底辺の直径,点光源アレイとカラーフィルタとの間の距離などのディスプレイパラメータと,表示領域の大きさとの関係などを理論的に導出し,実験との比較を行った.これにより,どこからでも観察可能な球状ディスプレイ開発のための多くの知見を得ることができた.
日本近代文学における座談会の文学・批評的意義

日本近代の雑誌メディアにおける座談会記事の流通と、それが文学・批評においてどのような役割を果たしたかを調査した。戦前、昭和初期の誌上座談会を資料として収集し、小林秀雄らが関わった『文学界』に代表されるこの時期の文芸座談会の批評的な役割の分析が主な目的だったが、それを明らかにするために傍証として必要な資料の収集に難航した。また、体調を崩したこともあり、まとまった形として発表できなかった。話し言葉として半ば放言することがこの時期の批評に、その言葉の責任に二重性を付与していたことについて今後、改めて発表する機会を持てればと思っている。昨年度、購入した機器・資料などの環境の整備後、資料のデータベース化を行いその分析を行っている。現在、主に大正から昭和期にかけての合評会・座談会を中心に『新潮』『文藝春秋』『文学界』などの雑誌、そしてそれに大きく関わっていた作家達、具体的には菊池寛・佐藤春夫・小林秀雄・久米正雄らの状況を調べている。個々のデータの分析については大学の紀要などを使って発表する予定である。座談会はそれが行われていた雑誌の性格や、出席者の構成、テーマの設定によってその議論が大きく変わってくる。特に前出の出席者たちの雑誌や座談会ごとの差異、そして座談会によって議論が収束するときと収束しないときの差異に着目しその分析を行っている。特にテーマは作品などの具体的な言及対象が設定されているか、より大きな抽象的な議題が設定されているかもしくは設定自体がなされていないかで議論の収束に違いが生まれている。前者は合評会、後者は座談会が該当することが多い。作品などの具体的な言及対象がある場合は各人の感想の羅列に終始することも多く、それゆえに議論は収束しにくい傾向があると分析している。一方で議論に抽象的なテーマが設定されている場合は個別に紛糾する可能性は下がるものの、議論が収束しない場合はそもそものテーマ設定や概念の定義自体の見解が合わない事例が発生する。こうした議論自体が成立しない際の条件を各雑誌とその座談会の行われた条件の違いを見ることで座談会の批評のあり方が確認できている。2014年度に収集した資料を元にデータベースからの分析を行うのがメインの作業となった。ただ内容としてまとめる際に、「ウーマンカレント」など当時の同人誌で国会図書館その他にもまとまって収録されていない雑誌などのいくつかの調べにくい資料に行き当たり、その点で作業が思うように進まなかった。入手しにくかった資料の多くは女性雑誌の個人雑誌や大衆雑誌などである。直接は文学に関係しないところも大きいのだが、当該研究において文学のみを研究対象としてしまうと著しく客観性を欠く可能性が大きいと考えていたため、それらの検証を別過程で行う必要が生じた。研究の全容についてはすでに大きな形でまとめているため、各個別の事例についての特殊性を汲み上げることと、それをまた全体に還元するアプローチを行っていた。各論については博士論文として提出する予定だったが、博士論文自体の完成が遅れてしまったため年度内に発表する機会を失ったのが残念だった。具体的にまとめたのは前述の女性誌関連の座談会について、大正期の佐藤春夫から小林秀雄のライン、昭和初期期の『文学界』の座談会についての分析を行っていた。婦人雑誌は女人芸術を中心に同時期の婦人雑誌との比較、またそれぞれの参加者の書き言葉との比較を見ることで、座談会という形式の中に話し言葉でしか語れないことが現れるかを調査した。端的に言えば座談会における一番の特徴は話が結実しない点にあり、まとまらないからこそ出てくる本音や話者の立場の揺れが表れていた。そうした視点は昭和初期のプロレタリアと芸術派の寄合所帯であった『文学界』にも通じており、それらを取り込みつつ批判することでヘゲモニーを得た小林秀雄の立脚点も改めて検証できたと考えている。体調を崩してしまったこともあり、まとまった形で発表できなかったが次年度以降に成果を発表できたらと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。日本文学26年度が最終年度であるため、記入しない。なるべく文学に限定して座談会のデータベース化を図っているが座談会の全貌は必ずしも文学に留まるものではなく、その評価を行っていくためにはどうしてもそれ以外の座談会との比較検証が必要になる。限定を外したときにどうしても対象が広域になるため、すべてを押さえることは不可能としてもより効果的な題材の選定に少し時間がかかってしまっている。特に当時の状況を知るためには婦人雑誌の動向などを抜くわけにはいかないのだが、当時の婦人雑誌の座談会の状況を継続的に調べて行くにはどうしても資料の保存状況の点で少し時間がかかるのが現状である。一方で、大正昭和期の全体的な方向性としての結論はほぼ出てきていると考えている。

どうしても個人の作家研究と違い領域と資料の策定には慎重にならざるをえない点があるが、ガイドラインとしての報告は十分に可能な状況にあると自己評価を行っている。戦前期の批評のあり方として雑誌『文学界』にて行われた「近代の超克」の分析を行うことで座談会の批評の可能性と不可能性を照らし出したいと考えている。「近代の超克」は戦中に作家・哲学者らを集めた座談会として現在に至るまで寛く注目を集めている。それは戦争に対する当時の知識人たちの対応として注目されているわけだが、そもそもその議論自体が不毛ではなかったという見解もあり、その批評性への評価は分かれる。しかし、それは座談会と銘打たれており、他の座談会と比較してみることでそれが決して特異なものではなく、むしろ知識人たちを集めたという点で肯定にしろ否定にしろ過大に評価されていることが明らかになると考えている。ただし、議論自体が不毛であったとは考えておらず、そうした外部的な座談会の成立状況を踏まえた上で議論の収束していない点を初めて正当に評価できるのではないかと推測している。
非可換確率空間における独立性の変形に関する研究

通常の確率空間においては、その空間上の有界な確率変数のなす関数環と期待値写像の組を考えると、この組は元の確率空間を復元するに足る情報が含まれている。このとき、この関数環は可換である。このことより、関数環を非可換化することにより、非可換確率空間は与えられる。通常の独立性の概念を、非可換確率空間にどうにゅうすることは可能であるが、こえはテンソル積に基づくもので、独立な確率変数は互いに可換であるということになり、非可換性が反映されたものではない。Voiculescuにより、導入された自由独立性は、真に非可換性が反映された独立性の概念のひとつである。独立性が混合モーメントの計算則を与えるものと考えると、ある種の公理の下では非可換確率空間の独立性としては、通常の独立性、自由独立性、ブール独立性の3種類しか得られない。しかし独立性の概念は合成積を定め、合成積はモーメント-キュムラント公式を導くことに着目して、本研究ではモーメント-キュムラント公式の変形で独立性ん変形を捉えることにした。自由独立性とブール独立性を補間する幾つかの変形自由合成積に関するs-自由,r-自由合成積の研究を行った。特に、それぞれの変形に対応したガウス分布、ポアソン分布の研究を行い、s-自由変形の場合にはs-変形フォック空間を構成し、その生成作用素、消滅作用素を用いて、s-自由ガウス型確率変数、s-自由ポアソン型確率変数を与えた。さらに、よく知られたボゾン・フォック空間とフェルミ・フォック空間を補間するq-変形に関してそれを一般化し2パラメータ変形への拡張を行った。(q,t)-変形ならびに(q,s)-変形について、交換関係を記述する、それぞれの変形に対応する集合の分割統計に関する研究を行った。さらに、もっと一般化された自由変形合成積であるBozejkoにより導入されたΔ-自由合成積に関して、非交叉分割上の過重関数を与えることに成功した。この過重関数は非交叉分割上の一般的な分割統計を与えるものであることが示唆された。通常の確率空間においては、その空間上の確率変数のなす関数環と期待値の組を考えると、これらには元の確率空間を復元するに足る情報が含まれている。一般に非可換確率空間とは、この関数環を非可換化することによって考えられる。通常の独立性の概念をこの非可換確率空間に導入することは、もちろん可能であるが、それでは非可換性が十分に反映されたものとは言えない。Voiculescuにより導入された自由独立性は真に非可換性が反映された独立性の概念である。通常の独立性が線型順序集合の分割統計では全ての分割に対応し、自由独立性が非交差分割に対応することが知られている。また、Speicher達により、導入された非可換性を反映されたブール独立性は、区間分割に対応する。独立性が混合モーメントの計算則を与えるものと考えれば、ある種の公理の下では非可換確率空間の独立性として、以上の3種しか(陽には)得られないが、独立性の概念は合成積を定め、合成積はモーメント・キュムラント関係式を導くと言うことに着目することにより、本研究ではモーメント・キュムラント関係式の変形により、独立性を(陰に)導入する研究を行っている。

特に、H14年度には自由合成積とブール合成積の補間を与えるs-変形合成積に関して、その分割統計を実際に与え、変形合成積を構成した。これに関する結果は論文集に掲載済みである。また、もう1つのr-変形合成積に関しては、その組み合わせ論的な考察、特に、r-変形ポアソン分布に関して、ポーランドの研究者と共著にて結果を、学術雑誌への投稿を行ない、採録の通知を得ている。更にs-変形やr-変形を含む、もっと一般のΔ-変形合成積に関する研究も行ない、これに関しては、モーメント・キュムラント公式を与える非交差分割上の荷重関数を具体的に構成することに成功した。この結果は学術雑誌へ投稿し、その掲載が決定している。現在印刷中であり、H15年内には出版されると思われる。通常の確率空間においては、その空間上の確率変数のなす関数環と期待値の組を考えると、この組には元の確率空間を復元するに足る情報が含まれている。このことより、非可換確率空間とは、この関数環を非可換化することによって考えられる。通常の独立性の概念をこの非可換確率空間に導入することは、もちろん可能であるが、それでは非可換性が十分に反映されたものとはいえない。Voiculecsuにより、導入された自由独立性は真に非可換性が反映された独立の概念のひとつである。独立性が混合モーメントの計算則を与えるものと考えると、ある種の公理の下では、非可換確率空間の独立性としては、通常の独立性(Bose Fock spaceに対応),ブール的独立性(Fermi Fock spaceに対応),自由独立性(full Fock spaceに対応)の3種類しか(陽には)得られない。しかし、独立性の概念は合成積を定め、合成積はモーメント・キュムラント関係式を導くことに着目することにより、本研究では、モーメント・キュムラント関係式の変形により、新たな独立性の導入を行うことを目的としている。本年度は1径数変形であったBozejko氏のt-変形の2径数変形(一般化された)t-変形の研究をポーランドの研究者と共に行った。これは、もちろん従前のt-変形を特別な場合として含み、また、2径数化することにより、組み合わせ論で研究されているDyck経路の数え上け母関数との密接な関係がより明らかになった。一般化t-変形に関しては論文としてまとめ、現在学術雑誌へ投稿中である。H16年度中には、その出版の掲載に関して確定するものと思われる。また、Dyck経路との関連についての論文は現在、投稿準備を行っている。今年度は特に、量子確率論のポーランドの関連研究者を本補助金により招聘し、研究討議を行ったことは、今後の本研究の発展に大きく寄与するものと思われる。通常の確率空間においては、その空間上の確率変数のなる関数環と期待値の組を考えると、この組には元の確率空間を復元するに足る情報が含まれている。このことより、関数環を非可換化にすることで非可換碓率空間は与えられる。通常の独立性の概念をこの非可換確率空間に導入することは可能であるが、これは代数的にはテンソル積が対応し、独立な確率変数は互いに可換であるということになり、非可換性が反映されたものではない。Voiculescuにより、導入された自由独立性は、真に非可換性が反映された独立性の概念のひとつである。独立性が混合モーメントの計算則を与えるものと考えると、ある種の公理の下では、非可換確率空間の独立性としては、通常の独立性、自由独立性、ブール独立性の3種類しか得られない。
リボゾーム蛋白遺伝子異常に着目したDiamond-Blackfan貧血の病因解明

Diamond-Blackfan貧血(DBA)は先天性の赤芽球癆であるが、どのように赤血球の造血不全を起こすか未だ解明されていない。仮説として、リボゾームタンパク(RP)のハプロ不全がRPの組み立てを障害し、過分なRPがMDM2と結合することでMDM2のp53ユビキチン化を抑制して、安定化したp53がアポトーシスを起こすことにより、造血不全が起こるのではないかと考えられている。そのため、RPとMDM2/p53が関与した赤血球造血不全のメカニズムを解明することが重要であると思われる。我々は、RPとMDM2が結合できないMDM2C305F変異をもつマウスが特異的赤血球造血不全を起こすことを報告した。そこで、MDM2変異がRPとMDM2との結合、p53の相互作用のみで赤血球造血不全を引き起こすのか、それともその他の遺伝子・タンパクとMDM2C305F変異が赤血球造血不全に関わっているのかを解明する。具体的には3点の研究を行う予定であった。1.MDM2遺伝子の変異体であるMDM2C305Fを培養細胞株に導入し、過剰発現系を構築することで、MDM2変異により発現が変化する遺伝子を抽出する。2.ゲノム編集CRISPR/Cas9法を用いてMDM2変異を細胞株に作成し、MDM2変異により発現が変化する遺伝子を抽出する。3.MDM2変異マウス胎児線維芽細胞・造血細胞で候補遺伝子・タンパクに変化があるか、検証する。当初上記1を行う予定であったが、より明確な結果が出る可能性のある平成32年度予定を先行させた。すなわち上記3のMDM2変異マウスおよびコントロールの胎仔線維芽細胞の凍結検体と数日培養した検体からRNAを抽出を行った。次にそれらのRNA品質をチェックし、比較検討する検体の選択を行った。その後RNA-seqを行い、MDM2変異により発現が変化する遺伝子を現在比較検討中である。当初、MDM2遺伝子の変異体であるMDM2C305Fを培養細胞株に導入する実験を予定していたが、思うように細胞に遺伝子を導入することが困難であった。そのため、実験方法を余儀なく変更することとなり、時間が経ってしまった。また、計画変更に伴い、マウス胎仔線維芽細胞からのRNA抽出方法や、コントロールとMDM2C305F変異細胞との正確な比較方法について、予備実験中である。今後、マウス胎仔線維芽細胞のコントロールとMDM2C305F細胞からRNAを抽出し、RNA-seqを行う予定である。その結果、発現が変化していた遺伝子を抽出し、ウエスタンブロッティング法にて、そのタンパクの発現も確認する。タンパクに変化がみられなかったものに関しては、Real-Time PCRにてmRNAの発現を解析する。ことを行う予定としている。

その結果、発現が変化していた遺伝子を抽出し、ウエスタンブロッティング法にて、そのタンパクの発現も確認する。タンパクに変化がみられなかったものに関しては、Real-Time PCRにてmRNAの発現を解析する。ことを行う予定としている。実験の計画変更(平成32年度と平成30年度の計画内容を交換)に伴い、使用物品の必要量が変わってしまった。今後の実験消耗品費へ充当予定である。
細胞内結晶化ならびに可溶性尿酸による心房筋炎症と心房細動の発症機構とその制御方法

マウスマクロファージ(J774.1)にE. coli lipopolysaccharide (LPS)5時間又UAおよびMSU5時間を添加後、ウエスタンブロット法で培養液に分泌されるカスペーゼ1とIL-1βを解析した。NLRP3インフラマソームを活性化することで不活性型前駆体カスペーゼ-1が切断され、活性型カスペーゼ1(p20)が形成される。活性化カスペーゼ1は活性化型IL-1βの生産を増強し、活性型カスペーゼ1とIL-1βを細胞外に分泌される。LPSおよびMSUの添加は細胞培養液で活性型カスペーゼ1 p20を検出され、活性化型IL-1βを増強させた。NLRP3インフラマソームの活性化を示唆した。一方LPS単独又LPSおよび可溶性UAの添加はNLRP3インフラマソーム活性化に影響を及ぼさないことが明らかになった。2)KチャネルはNLRP3インフラマソーム活性化に及ぼす影響の検討ウエスタンブロットと免疫染色を用いて、KチャネルKv1.5蛋白のJ774.1での発現が確認された。NLRP3インフラマソーム特異阻害剤MCC950はJ774.1のLPSおよびMSUによる活性型カスペーゼ1と活性型IL-1βの分泌を抑制した。Kチャネル阻害剤4-aminopyridine (4-AP)の添加はMCCと同様にNLRP3インフラマソームの活性化を抑制した。Kv1.5特異阻害剤Diphenyl phosphine oxide-1(DPO-1)の添加はNLRP3インフラマソームの活性化を著しく抑制し、その抑制は容量依存性的であった。siRNAによるKv1.5のノックダウンはNLRP3インフラマソーム活性化を抑制することを確認した。一方、Kv1.3チャネルのmRNAはJ774.1に発現していたが、Kv1.3特異阻害剤PAP-1の添加又siRNAによるKv1.3のノックダウンはNLRP3インフラマソーム活性化に影響を及ぼすことはなかった。当初尿酸によるインフラマソームにおよび影響はHL-1心筋細胞を用いて検討する予定であったが、マウスマクロファージを用いた研究に変更することで、順調にデータを得ることができた。これまでにマクロファージのKチャネルが尿酸結晶によるインフラマソームの活性を制御することは報告されていないために、本機構を解明することは学問的な重要性のみならず新しい治療方法の開発にも有意である。1)Kv1.5 over-expressionによるNLRP3インフラマソーム活性に及ぼす影響、ウエスタンブロットやELISAによる検討する。2)ELISAを用いて、Kv1.5及びKv1.3特異阻害剤によるIL-1βに及ぼす影響を確認する。3)Kv1.3チェネル蛋白の発現はウエスタンブロット法、又チャネル機能はpatch clamp法を用いて、Kv1.5とKv1.3はNLRP3インフラマソーム活性に影響の違い原因を探る。4)Kv1.5はNLRP3インフラマソーム活性化に及ぼす影響のメカニズムを検討する。Kv1.5チャネル特異阻害剤やKv1.5 overexpressionはASCおよびNLRP3のoligomerizationに及ぶ影響を検討する。5)Humanマクロファージを用いて、Kv1.5はNLRP3インフラマソーム活性化に及ぼす影響を確認する。6)マウスやラットモデルを用いて、Kv1.5阻害剤は尿酸結晶によるNLRP3インフラマソーム活性に及ぼす影響を検討する。siRNAによるKv1.5のノックダウンはNLRP

3インフラマソーム活性化を抑制することを確認した。一方、Kv1.3チャネルのmRNAはJ774.1に発現していたが、Kv1.3特異阻害剤PAP-1の添加又siRNAによるKv1.3のノックダウンはNLRP3インフラマソーム活性化に影響を及ぼすことはなかった。当初尿酸によるインフラマソームにおよび影響はHL-1心筋細胞を用いて検討する予定であったが、マウスマクロファージを用いた研究に変更することで、順調にデータを得ることができた。これまでにマクロファージのKチャネルが尿酸結晶によるインフラマソームの活性を制御することは報告されていないために、本機構を解明することは学問的な重要性のみならず新しい治療方法の開発にも有意である。1)Kv1.5 over-expressionによるNLRP3インフラマソーム活性に及ぼす影響、ウエスタンブロットやELISAによる検討する。2)ELISAを用いて、Kv1.5及びKv1.3特異阻害剤によるIL-1βに及ぼす影響を確認する。3)Kv1.3チェネル蛋白の発現はウエスタンブロット法、又チャネル機能はpatch clamp法を用いて、Kv1.5とKv1.3はNLRP3インフラマソーム活性に影響の違い原因を探る。4)Kv1.5はNLRP3インフラマソーム活性化に及ぼす影響のメカニズムを検討する。Kv1.5チャネル特異阻害剤やKv1.5 overexpressionはASCおよびNLRP3のoligomerizationに及ぶ影響を検討する。5)Humanマクロファージを用いて、Kv1.5はNLRP3インフラマソーム活性化に及ぼす影響を確認する。6)マウスやラットモデルを用いて、Kv1.5阻害剤は尿酸結晶によるNLRP3インフラマソーム活性に及ぼす影響を検討する。Kv1.5チャネルがNLRP3インフラマソームを制御するメカニズムを明らかにするために、transfection,ノックダウン実験、ASCおよびNLRP3 oligomerization実験など計画しているために、ウエスタンブロットと免疫染色用抗体、ELISA kit、transfection要試薬、細胞培養試薬などの消耗品を購入する必要がある。
診察時リアルタイム診断支援のための消化管内視鏡画像診断ハードウェアシステムの開発

本研究では、高解像度画像(Full HD:1920×1080画素)の大腸NBI(Nallow Band Imaging)拡大内視鏡画像を、診察時にリアルタイムで患部の病理組織の状態を識別し、腫瘍を分類して、医師へ提示する診断支援CAD(Computer-Aided Diagnosis)システムのための基盤技術開発を行った。本研究では、以下の5つの研究項目について平成26年度から3年間で実施する。各項目はそれぞれ密接に関係しているため、同時並行的に行うことを計画している。研究項目:(A)静止画像に対する基本認識処理アーキテクチャの設計とハードウェア実装、(B)高解像度HV画像の全画面スキャン方法の決定と最適化、(C)階層的な領域抽出アルゴリズムの開発とハードウェアアーキテクチャの設計、(D)診察時の動画像に対してロバストな認識アルゴリズムへの拡張とアーキテクチャ設計、(E)プロトタイプシステム構築と大腸・胃拡大内視鏡動画像への適用。平成26年度では、特に(A)静止画像に対する基本認識処理アーキテクチャの設計とハードウェア実装について研究を推進した。開発するアーキテクチャは、大きく4つの処理から構成される。1特徴量抽出処理(D-SIFT)、2識別特徴ベクトル(Visual Word)変換処理、33タイプ(Type A:非腫瘍性病変、Type B:腺腫、Type C3:浸潤癌の識別確率)識別器による病理判定処理(SVM)、4病理識別確率計算処理。このうち、特に計算コストが大きな1特徴量抽出処理(D-SIFT)と3病理判定処理(SVM)については、まず、ハードウェアアルゴリズムを開発し、基本アーキテクチャを設計して、FPGAへの実装を行った。そして残りの2つの処理のうち、2識別特徴ベクトル変換処理のハードウェアアルゴリズムを開発し、アーキテクチャ設計を行い、FPGA実装を行った。また、(C)階層的な領域抽出アルゴリズムの開発とハードウェアアーキテクチャの設計を実施した。以上に対して、シミュレーションにより精度保証を医師の診断結果と比較して確認し、そのアーキテクチャ設計を行うが、処理速度と識別精度を検証するために、医師の診断結果と比較を行った。識別精度は、使用する学習データにも依存するため、初年度においては検証と学習の両方に使用できる様々な内視鏡画像を医師により集積した。本研究では、以下の5つの研究課題に取り組む。平成27年度では、平成26年度に開発した基本アーキテクチャに対して、高解像度HV画像の全画面スキャン方法の決定と最適化を行い、プロトタイプシステムの最適化を行った。まず、スキャンするSWの大きさとステップ間隔の最適化を実施する:開発した120×120画素のSW領域に対する基本アーキテクチャをベースにして、VGA画像とHV画像の1画面をスキャンする方法を決定した。具体的には、1画面の処理時間は、スキャンするSWの大きさとスキャンするステップ間隔により変化する。実際の患部は四角形ではないため、小さいSWサイズの方が患部の領域を分割しやすくなるが、1つのSWから得られる特徴量が少なくなるため識別精度が劣化する可能性も予想される。そこで、処理速度と識別精度の2つのトレードオフを考慮して、最適なSWのサイズとステップ間隔をシミュレーションにより決定した。次に、最適化したSWを用いたスキャン方式のアーキテクチャ設計を行い、FPGA上に実装した。特にレイテンシ(入力されてから結果が表示されるまでの時間)の短縮を図った。また、階層的な領域抽出アルゴリズムの開発とハードウェアアーキテクチャの設計についても更に研究を推進した。また、初年度に開発した病理組織を自動抽出するアルゴリズムの改良も行った。初年度に開発した手法に関して、新しいハードウェアアルゴリズムの開発、シミュレーションによる評価、アーキテクチャ設計、並びにハードウェア設計(FPGA実装)がほぼ予定通りに進んだ。また、ハードウェア向けのアルゴリズムによるシミュレーション結果から、従来のソフトウェアの結果と同等以上の診断支援精度を得ることができ、医師による評価の結果、十分な精度を保証することができた。更に、3つの各処理ブロックに対して、ハードウェア実装を行った。医療現場から要求されている、Full HD画像の全画面識別に対するスループット、レイテンシがそれぞれ1 fps(frame / sec)以上、1 sec.以下の制約条件のもとで、最大のリアルタイム処理パフォーマンスを実現し,正診率90%以上を満たすことができた。特に、特徴量抽出では,Full-HD (1920×1080)に対してレイテンシ20 msec @100 MHzでのリアルタイムを実現し、ソフトウェア実装と比較して約700倍の高速化が可能となった。ハードウェアリソースの使用率1%以下を実現することにより、コンパクトかつ並列処理化(マルチブロック化)が可能であることを示した。特徴量変換では,正診率90 %以上で,Full HD全画面の特徴量変換処理のレイテンシ60 msec,スループット16 fpsを達成し,システム全体においても医療現場からの要求性能を満たすことを確認した.SVM識別関数計算部では,シミュレーションの結果,並列度を64とした場合に100 MHzでの動作周波数で処理時間を約61 msec,スループット16 fpsを実現できることが確認できた.また,大腸内視鏡画像の全画面識別において,腫瘍形状に対してロバストな診断支援を実現するための手法として提案している階層的タイプ識別手法についてその有効性を検証した。

本研究では、高解像度画像(Full HD:1920×1080画素)の大腸NBI拡大内視鏡画像を、診察時にリアルタイムで患部の病理組織の状態を識別し、腫瘍を分類して、医師へ提示する診断支援CAD(Computer-Aided Diagnosis)システムのための基盤技術開発を行った。具体的には、診察時の検査室でのリアルタイム処理を実現するために、90%以上の腫瘍・非腫瘍の識別精度を実現したままで、ソフトウェア実装方法と比較して、約1000倍程度の高速化を行うための、ハードウェア向けアルゴリズムの開発を行った。次に、開発したハードウェア向けアルゴリズムを元に、フレームレートが115 fps以上の処理性能を実現するために、認識処理に重要な3つの処理ユニット:特徴量抽出部、特徴量変換部、及び、タイプ識別部、に対して、パイプラインアーキテクチャを導入し、再構成可能な集積回路であるFPGA実装に適したアーキテクチャと回路実装方式を開発した。また、リアルタイムCADシステムを用いて、広島大学病院において臨床試験を行った。その結果、全病変での全正診率は94.9%、内視鏡専門医とCADの一致率は97.5%と非常に良好な結果を得ることができた。更に5 mm以下のポリープでの全正診率は93.2%、内視鏡専門医とCADの一致率は96.6%となり、システムの有効性が示された。最後に、これまでに蓄積している膨大な臨床データに適用することで得られる学習データを有効活用するために、開発した大腸NBI拡大内視鏡診断支援システムに適した転移学習手法を新たに開発し、内視鏡の機種依存性を軽減が可能であることを示した。以上の結果から、内視鏡画像の定量化による客観的指標を診察時に医師に提示することが可能なリアルタイム診断支援システムの基盤技術を構築することができた。本研究では、高解像度画像(Full HD:1920×1080画素)の大腸NBI(Nallow Band Imaging)拡大内視鏡画像を、診察時にリアルタイムで患部の病理組織の状態を識別し、腫瘍を分類して、医師へ提示する診断支援CAD(Computer-Aided Diagnosis)システムのための基盤技術開発を行った。初年度に計画した研究内容に関して、新しいハードウェアアルゴリムの開発、シミュレーションによる評価、アーキテクチャ設計、並びにハードウェア設計(FPGA実装)がほぼ予定通りに進んだ。また、ハードウェア向けのアルゴリズムによるシミュレーション結果から、従来のソフトウェアの結果と同等以上の診断支援精度を得ることができ、医師による評価の結果、十分な精度を保証することができた。
「府県」成立と近代国家の形成

本研究は、現代の日本の都道府県の数と範囲が、明治20年代初頭までほぼ形作られたことを念頭に置きながら、従来の研究ではほとんど注目されてこなかった、近代国家形成期における府県レベルの行財政の実践の意義を明らかにするものである。具体的には、明治11(1878)年に成立した地方三新法の規定により、国家レベル・町村レベルに先立ち創設された、府県内一般の公同事務に支弁される費用としての地方税と、地方税の予算と徴収方法を議定する機関としての府県会の展開実態を検討する。その上で、府県制度の運用が安定化していった過程とが、明治20年代以降の政治・社会にどのような経験と課題を残したかを考察する。
大気・海洋・海氷相互作用系の変動による北日本の冬季降水への影響

1980年代以降の日本近海における海面水温の上昇や海氷分が、日本周辺の冬季降水量変動に与える影響について調べた。まず、1982/832007/08年の26年分の冬季について、領域大気モデルWRF-ARWを使用した数値実験を行った。大気の境界値はJRA-25/JCDAS、海面水温はOISSTの日別値を用いた(以降、REALラン)。海面水温の長期的な変化による大気への影響を調べるため、海面水温の日別気候値を作成し、これを境界条件とした感度実験も行った(以降、CLIMラン)。REALランは、東北地方の日本海側で有意な降水量の増加を示し、観測された特徴を再現した。また、統計的に有意ではないものの北陸地方に観測と類似した減少傾向を再現した。CLIMランでは、東北北陸地方の日本海側で、観測やREALランとは異なり降水量は減少傾向に転じていたことから、近年の日本海上の海面水温上昇が日本海側の冬季降水のトレンドに寄与していたことが分かった。さらに、日本海で発生・発達する低気圧が活発な年に着目すると、海面水温の上昇が低気圧性降水の増加に寄与し、太平洋側の降水量にまで影響を及ぼしうることが示唆された。また、オホーツク海の海氷面積変動は、オホーツク海側地方の冬季降水量や降水強度に影響する可能性が示唆された。日本近海の海面水温や海氷分布は全球気候モデルによる地球温暖化予測においても不確実性が大きい。本研究で見積もられた海水温・海氷の偏差が陸上降水量に与える影響は、地域気候予測の不確実性として翻訳することが可能である。JRA55再解析データにより太平洋沖を通過する南岸低気圧と海面水温との関係を調べたところ、東京の降雪割合と低気圧経路の関係、すなわち低気圧経路が南にずれるほど東京で降雪が生じやすくなるという経験的に知られる関係、を統計的に示すことに成功した。この関係は黒潮が大蛇行している時に明瞭となるのに対し、非大蛇行時には不明瞭となることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。冬季,北日本日本海側の地域ではユーラシア大陸からの寒気の吹き出しと,日本海上における気団変質の結果,多量の降雪がもたらされる.日本周辺における冬季(122月)平均の海面水温は、1980年代前半以降上昇しており、特に日本海北部では顕著な昇温傾向にある.本研究では日本周辺における近年の海面水温の上昇が北日本の冬季降水の長期変動に与える影響を調べた1982/83年2007/08年の26年分の冬季期間について,領域大気モデルWRF-ARWを使用した数値実験を行った.境界値には大気データはJRA-25/JCDAS,海面水温データはOISSTの日別値を用いた(以降,REALランと呼ぶ).海面水温の長期的な変化による大気への影響を調べるため,海面水温の日別気候値を作成し,これを境界条件とした感度実験も26年分の冬季について行った(以降,CLIMラン).CLIMランではREALランと同一の大気データを使用しており、冬季アジアモンスーンの年々変動の特徴は二つの実験でほぼ同じと見なすことができるため、両実験の違いは海面水温の違いのみによるものとして解析を行ったREALランは東北の日本海側で有意な降水量の増加がみられ、実際に観測された特徴を再現した.また,統計的に有意ではないものの北陸地方に観測と類似した減少傾向が再現されている.気候値のSSTを用いたCLIMランでは,日本海に降水量が減少傾向を示すライン状の領域が現れた.また,東北北陸の日本海側では,観測やREALランとは異なり降水量は減少傾向に転じていた.これらの結果から,近年の日本海上の海面水温上昇は日本海側の冬季降雪のトレンドに寄与していたことが分かった.また,CLIMランで示された降水量の変化傾向は,冬季モンスーンの変化に伴って日本海寒帯気団収束線(JPCZ)が弱化したことを示唆している.1980年代以降の日本近海における海面水温の上昇や海氷分が、日本周辺の冬季降水量変動に与える影響について調べた。

本研究で見積もられた海水温・海氷の偏差が陸上降水量に与える影響は、地域気候予測の不確実性として翻訳することが可能である。JRA55再解析データにより太平洋沖を通過する南岸低気圧と海面水温との関係を調べたところ、東京の降雪割合と低気圧経路の関係、すなわち低気圧経路が南にずれるほど東京で降雪が生じやすくなるという経験的に知られる関係、を統計的に示すことに成功した。この関係は黒潮が大蛇行している時に明瞭となるのに対し、非大蛇行時には不明瞭となることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の目的達成のために必要な観測データの解析、数値実験用のデータの作成、数値実験の実施を当初計画通りにすべて完了した。また、学会発表や論文発表も複数件行っており、研究成果の普及も行ったため、順調に進展している。今後は、数値実験で得られたデータをさらに詳細に解析し、各実験で確認された海面水温と降水量の関係についてメカニズムの解析を行う。また、海氷分布が冬季の日本の気候に与える影響や、太平洋側の地域について解析を行い、将来の気候変動予測に関する考察も行う。