hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙用排熱システムの高性能化に関する研究

40mmの円板水平上向き伝熱面を用いたプール核沸騰実験にて共溶性混合媒体である1-プロパノール水溶液,2-プロパノール水溶液の低アルコール濃度域において熱伝達係数の向上と限界熱流束の低下を観察した.これはマランゴニ効果によって,合体気泡底部のマクロ液膜の一時気泡底部への給液がなされ,蒸発が促進されて熱伝達係数が上昇する一方で,この蒸発促進によってマクロ液膜の消耗が激しくなることによってバーンアウトが早期に発生したと考えられる.この理論を補強するために,ミクロ液膜蒸発理論に基づいてStephanらが提案したモデルを用いて解析を行い,ミクロ液膜の液膜形状と局所の熱伝達係数を算出して考察した.また,新たな冷媒の候補として新たに3M社のNOVEC649,7100,7200に関してプール核沸騰実験を行い,その核沸騰熱伝達特性を調べた.さらに非共溶性媒体としてFC72と水の混合媒体を用いたプール沸騰実験を液面高さを変えて体系的に実験することにより,熱伝達係数は単成分媒体よりも減少するものの,限界熱流束が単成分で沸騰する場合よりも上昇することを確認し,新たな排熱システムの可能性を見いだした.これは,液液界面の存在により対流効果が大きくなること,温度分布が大きくつくことで擬似的にサブクール状態となることなどが原因として考えられる.また,以上の媒体について相平衡状態の密度,定圧比熱などの熱物性値や飽和温度に関する推算プログラムおよびデータベースをまとめることを行った.混合媒体の特異な性質,とくにマランゴニ効果が沸騰熱伝達特性に及ぼす影響を調べるために,共溶性の媒体である1-プロパノール水溶液,2-プロパノール水溶液,エチレングリコール水溶液の再実験を含めたプール核沸騰実験を40mmの円板水平伝熱面を用いて行い,その実験結果について考察を行った.1-プロパノール水溶液,2-プロパノール水溶液では低アルコール濃度域において従来の細線伝熱面を用いた結果とは異なる熱伝達係数の上昇と限界熱流束の低下を観察した.平板形の伝熱面の場合,マランゴニ効果によって合体気泡底部のマクロ液膜内で伝熱面付着一次気泡底部への給液が促進されことで,一次気泡底部の蒸発促進効果とミクロ液膜中の乾き面の拡大防止効果が現れることによって熱伝達係数が上昇したと考えられる.一方で限界熱流束に関しては,このマランゴニ効果による一次気泡底部での蒸発促進効果がマクロ液膜枯渇のトリガーとなり,局所的なマクロ液膜の枯渇によってバーンアウトが早期に発生していると考えられる.また,沸騰熱伝達特性に関してほとんど知見の存在しない非共溶性の混合媒体の沸騰熱伝達特性の把握のために,FC72と水の混合媒体に関しても相平衡状態の推算方法および物性推算方法を整備し,同様の実験を行った.FC72と水が層状に分離することでその伝熱面からの液面高さによって沸騰熱伝達特性が異なるという結果が得られた.とくに,下方(伝熱面付近)に存在するFC72が沸騰して上方の水が伝熱面上に流入する場合,擬似的にサブクール沸騰している状態になることで限界熱流束が純媒体で沸騰する場合よりも上昇することを確認した.40mmの円板水平上向き伝熱面を用いたプール核沸騰実験にて共溶性混合媒体である1-プロパノール水溶液,2-プロパノール水溶液の低アルコール濃度域において熱伝達係数の向上と限界熱流束の低下を観察した.これはマランゴニ効果によって,合体気泡底部のマクロ液膜の一時気泡底部への給液がなされ,蒸発が促進されて熱伝達係数が上昇する一方で,この蒸発促進によってマクロ液膜の消耗が激しくなることによってバーンアウトが早期に発生したと考えられる.この理論を補強するために,ミクロ液膜蒸発理論に基づいてStephanらが提案したモデルを用いて解析を行い,ミクロ液膜の液膜形状と局所の熱伝達係数を算出して考察した.また,新たな冷媒の候補として新たに3M社のNOVEC649,7100,7200に関してプール核沸騰実験を行い,その核沸騰熱伝達特性を調べた.さらに非共溶性媒体としてFC72と水の混合媒体を用いたプール沸騰実験を液面高さを変えて体系的に実験することにより,熱伝達係数は単成分媒体よりも減少するものの,限界熱流束が単成分で沸騰する場合よりも上昇することを確認し,新たな排熱システムの可能性を見いだした.これは,液液界面の存在により対流効果が大きくなること,温度分布が大きくつくことで擬似的にサブクール状態となることなどが原因として考えられる.また,以上の媒体について相平衡状態の密度,定圧比熱などの熱物性値や飽和温度に関する推算プログラムおよびデータベースをまとめることを行った.
学習障害児における眼球運動制御と聴覚認知の研究

結果は、LD児群も健常児群も課題をよく理解し、全体の80-100%の施行は解析可能であった。Express saccade(85-135msec)やantisaccade taskでの視標を見てしまうエラーは多くの例で見られ、その出現率には両群間で有意差はなかった。しかし、antisaccade taskでの潜時はLD群では有意に遅れていた。Memory guided saccadetaskでは、エラーがLD児群では有意に多く認められた。Memory guided saccadetaskにおけるエラーとexpress saccadeの出現率の間には高い相関があった。年齢との関係を調べると、express saccadeが出現する割合、antisaccade task,memory guided saccadetaskでのエラーの数は、健常群では年齢とともに減少する傾向があるのに対して、LD群では年鈴の高い例でも多く見られた。どの課題でも振幅、速度には有意差はなかった。これらの結果は、LD児群での大脳皮質の成熟の遅延を示唆すると思われる。
高度技術作業環境におけるユーザ行動指向型訓練手法の構築と訓練システムの開発

本研究では,複雑なあるいは高度な精神作業を要求する業務の技術訓練について,被訓練者が訓練中に示す行動を観測・分析し,現時点の技能レベルだけでなく被訓練者の認知特性,戦略などに基づき探索型訓練や教授型訓練などを実時間で適切に選択する技術訓練手法を構築することを目標とする.この目標を達成するために以下の目的を掲げ研究を行った.1.眼球運動を用いた実時間での行動特性観測技術の開発.被訓練者の作業訓練中の行動を実時間で分析するために,被訓練者の操作行動および眼球運動を同時に観測し分析する手法の開発を行った.タスク実行中の眼球運動を記録し,被験者が予期しない事態に遭遇して戸惑っている状態を瞳孔径の変化に基づいて検出する技術を開発し,訓練システムが効果的な支援を与えるため手法を提案した.2.探索行動の分析に基づく訓練手法の開発探索行動から特徴を抽出し,パターン化する手法について考察した.既存研究で用いられた観測手法についてサーベイを行い,それに基づいて探索行動を実時間で観測しパターン化する手法を考案した.さらに実際に被験者を用いた実験により,提案したパターン化の手法が実現可能かつ有効であることを検証した.この結果に基づき,実時間での行動観測から訓練手法を選択する方法論を考察した.また,訓練の有効性に大きく影響する被訓練者の個人差の要因として認知特性に着目し,複数の認知特性が訓練中の行動および訓練の有効性に与える影響について,実際の被験者の認知特性の測定および探索訓練の観察を通して明らかにした.3,実時間での訓練手法選択を用いた技術訓練方法論の構築被訓練者の探索行動に基づき実時間で被訓練者に適切なアドバイスを与える手法を開発した.さらに効果的に探索型学習を支援し,かつ適切に他の訓練手法との間で選択を行う方法論を提案した.本研究では,複雑なあるいは高度な精神作業を要求する業務の技術訓練について,被訓練者が訓練中に示す行動を観測・分析し,現時点の技能レベルだけでなく被訓練者の認知特性,戦略などに基づき探索型訓練や教授型訓練などを実時間で適切に選択する技術訓練手法を構築することを目標とする.この目標を達成するために以下の目的を掲げ研究を行った.1.眼球運動を用いた実時間での行動特性観測技術の開発.被訓練者の作業訓練中の行動を実時間で分析するために,被訓練者の操作行動および眼球運動を同時に観測し分析する手法の開発を行った.タスク実行中の眼球運動を記録し,被験者が予期しない事態に遭遇して戸惑っている状態を瞳孔径の変化に基づいて検出する技術を開発し,訓練システムが効果的な支援を与えるため手法を提案した.2.探索行動の分析に基づく訓練手法の開発探索行動から特徴を抽出し,パターン化する手法について考察した.既存研究で用いられた観測手法についてサーベイを行い,それに基づいて探索行動を実時間で観測しパターン化する手法を考案した.さらに実際に被験者を用いた実験により,提案したパターン化の手法が実現可能かつ有効であることを検証した.この結果に基づき,実時間での行動観測から訓練手法を選択する方法論を考察した.また,訓練の有効性に大きく影響する被訓練者の個人差の要因として認知特性に着目し,複数の認知特性が訓練中の行動および訓練の有効性に与える影響について,実際の被験者の認知特性の測定および探索訓練の観察を通して明らかにした.3,実時間での訓練手法選択を用いた技術訓練方法論の構築被訓練者の探索行動に基づき実時間で被訓練者に適切なアドバイスを与える手法を開発した.さらに効果的に探索型学習を支援し,かつ適切に他の訓練手法との間で選択を行う方法論を提案した.本研究では,複雑なあるいは高度な精神作業を要求する業務の技術訓練について,被訓練者が訓練中に不す行動を観測・分析し,現時点の技能レベルだけでなく被訓練者の認知特性,戦略などに基づき探索型訓練や教授型訓練などを実時間で適切に選択する技術訓練手法を構築することを目標とする.この目標を達成するために本年度は以下の2つの目的を掲げ研究を行った.1.操作行動と眼球運動とを組み合わせた実時間での行動特性観測技術の開発.被訓練者の作業訓練中,特に探索時の行動を実時間で分析するために,被訓練者の操作行動および眼球運動を同時に観測し分析する手法の開発を行った.実際に被験者が計算機を操作するタスクについて,タスク実行中の眼球運動を記録し,被験者が予期しない事態に遭遇して戸惑っている状態を瞳孔径の変化に基づいて検出する技術を開発し,訓練システムが効果的な支援を与えるため手法を提案した.さらに,被訓練者の訓練中の視線移動の観測データと,訓練システムが提供している情報をリアルタイムにマッチさせるために必要な,画像表不情報データベースの設計を行い,被訓練者の探索行動のパターン抽出のためにデータベースを利用する手法を考案した.2.実時間で探索のフレームワークを与える手法の開発探索型の学習過程で不可欠とされる,適切な探索のフレームワークを与える方法論の構築のために,被訓練者の探索行動のパターンを表現する方法について研究を行った.既存研究のサーベイより,探索型学習で見られる探索行動をパターンとして表現する方法についてまとめ,これを体系化した.本研究では,複雑なあるいは高度な精神作業を要求する業務の技術訓練を対象とし,被訓練者が訓練中に示す行動を観測・分析することにより,現時点の技能レベルだけでなく被験者の認知特性,戦略などに基づき探索型訓練や教授型訓練などを実時間で適切に選択する技術訓練手法を構築することを目標とする.

この目標を達成するために本年度は以下の3つの目的を掲げ研究を行った.1.探索行動の特徴抽出手法の考案と実証訓練中の被訓練者の行動から適切な訓練手法をするために,探索行動から特徴を抽出し,パターン化する手法について考察した.既存研究で用いられた観測手法についてサーベイを行い,それに基づいて探索行動を実時間で観測しパターン化する手法を考案した.さらに実際に被験者を用いた実験により,提案したパターン化の手法が実現可能かつ有効であることを検証した.この結果に基づき,実時間での行動観測から訓練手法を選択する方法論を考察した.2.認知特性と探索行動および探索学習の効率との関係の解明訓練の有効性に大きく影響する被訓練者の個人差の要因として認知特性に着目し,複数の認知特性が訓練中の探索行動および訓練の有効性に与える影響について、実際の被験者の認知特性の測定および探索訓練の観察から明らかにした.3.訓練システムの基礎開発構築された訓練手法を実証するための訓練システムを開発する基礎として,マルチディスプレイとタッチスクリーンを用いた開発環境の整備を行った.本研究では,複雑なあるいは高度な精神作業を要求する業務の技術訓練について,被訓練者が訓練中に示す行動を観測・分析し,現時点の技能レベルだけでなく被訓練者の認知特性,戦略などに基づき探索型訓練や教授型訓練などを実時間で適切に選択する技術訓練手法を構築することを目標とする.この目標を達成するために,本年度は以下の目的を掲げ研究を行った.1.実時間での訓練手法選択を用いた技術訓練方法論の構築平成13年度に確立した被訓練者の瞳孔観測データを用いる手法および平成14年度に確立した被訓練者の訓練中の行動の観測情報から特徴を抽出する技術に基づいて,実時間で被訓練者に適切なアドバイスを与える手法を開発した.さらに効果的に探索型学習を支援し,かつ適切に他の訓練手法との間で選択を行方法論を提案した.2.方法論に基づいた訓練システムの開発と有効性の検証1.で得られた方法論を,現実の作業に必要な技能訓練を行う訓練システムに実装した.さらに実際に被験者が訓練をおこなう実験を通じて,提案した方法論の有効性を検証した.3.研究成果の発表と研究のとりまとめ構築した方法論および実用化された訓練システムについて国際会議(International Conference on Human-Computer Interaction)で発表し,また多くの海外の研究者とディスカッションを行うことにより,研究にフィードバックを得た.さらに研究の最終年度として研究結果をとりまとめ,報告書とした.
日本産タチヒダゴケ属の分類学的再検討

タチヒダゴケ属の蘚は、日本には現在までに8種が知られている。日本産の本属の種の数は、欧米の地域に比べあまりにも少ない。申請者は1990年頃から本属の種の調査を行ってきた。これまでに採集した本属の標本約200点を詳細に研究したところ、本邦産の既知の種とは異なる種がいくつかあることが分かった。また、本邦産の本属の種の中には、同定に疑問のある種がいくつかあることが分かった。しかし、それらの標本は一部を除き、1-2点しかなく、種の変異を調べ、本格的な研究を行うには不十分であった。このため、北海道や奥日光、南アルプスなどで野外調査を実施し、調査によって得られた標本と既存の標本を基に日本産タチヒダゴケ属の種の分類学的再検討を行った。野外調査は、胞子体が成熟し、〓から蓋が自然に着脱した状態の植物体を採集する必要があるため、その時期に合わせて実施した。調査によって得られた標本で、胞子体の〓歯、葉の切片など、重要な形質を示す永久プレパラートを作成した。これらを顕微鏡で観察し、写真撮影及び解剖図を描いて基礎資料を作成した。配偶体と胞子体の詳細なデータを集積するとともに、(財)服部植物研究所から標本(タイプ標本を含む)を借覧し、本属の種の比較研究を行った。今回、北海道(道北、道東)や奥日光、南アルプスなどの野外調査で約300点の標本を採集することができた。これらを詳細に研究した結果、これまで北アメリカに固有と思われていた種を含み、本邦産の既知の種とは異なる種が新たに見つかり、本邦産のタチヒダゴケ属の蘚は欧米並みの30種近くになった。
細管内検査用「ねじ原理」マイクロロボットの実用化

社会の重要なインフラ設備である上・下水道管などの配管の保守点検のために,管内検査用ロボットの開発が求められている.このために著者らは,管軸に対して斜めに取り付けたタイヤを管内壁に押し付けつつ本体を回転させるのみで細管内を走行できる「ねじ原理」マイクロロボットを開発してきた.本研究では,このロボットの実用化を目指し,段差や分岐などの管路の障害を克服して管内視覚検査が可能なロボットを開発することを目的とし,以下の研究成果を得た.(1)駆動ユニットに2種類のタイヤ取付アームを配置し,歯車を介して各アームをユニット間で連動させることにより同心および偏心した段差を持つ管内を走行可能な段差通過機構を考案した.(2)タイヤの大きさと段差の高さおよびそれを乗り越えるための駆動トルクとの関係式を導き,基礎実験により妥当性を実証した.(3)内径100mmから75mmの同心および偏心した段差を持つ管内を走行可能なマイクロロボットを設計・製作し,段差通過が可能であることおよび段差を含む長距離走行時の走行特性を実験により明らかにした.(4)2つのDCモータとユニバーサルジョイント,そして3重の円筒構造を有することにより,ヘッド部が非回転かつ2自由度の首振り運動可能な,Y字分岐管に進行できるヘッド駆動機構を考案した.(5)試作したヘッド駆動機構により,首振り角度15度以上で30度の分岐管を通過走行できること,および分岐管走行時の駆動トルクと進行速度の特性を実験により明らかにした.(6)段差乗り越え機構をもつ駆動ユニットの中心軸を2重構造とすることによりCCDカメラ部が管に対して非回転となるCCDカメラ搭載機構を考案し,試作した.(7)管径75mmと100mmの管を偏心させて接続した段差管に対して管内通過実験を行った結果,段差管内を通過しても非回転の鮮明な管内映像を撮影することができた.社会の重要なインフラ設備である上・下水道管などの配管の保守点検のために,管内検査用ロボットの開発が求められている.このために著者らは,管軸に対して斜めに取り付けたタイヤを管内壁に押し付けつつ本体を回転させるのみで細管内を走行できる「ねじ原理」マイクロロボットを開発してきた.本研究では,このロボットの実用化を目指し,段差や分岐などの管路の障害を克服して管内視覚検査が可能なロボットを開発することを目的とし,以下の研究成果を得た.(1)駆動ユニットに2種類のタイヤ取付アームを配置し,歯車を介して各アームをユニット間で連動させることにより同心および偏心した段差を持つ管内を走行可能な段差通過機構を考案した.(2)タイヤの大きさと段差の高さおよびそれを乗り越えるための駆動トルクとの関係式を導き,基礎実験により妥当性を実証した.(3)内径100mmから75mmの同心および偏心した段差を持つ管内を走行可能なマイクロロボットを設計・製作し,段差通過が可能であることおよび段差を含む長距離走行時の走行特性を実験により明らかにした.(4)2つのDCモータとユニバーサルジョイント,そして3重の円筒構造を有することにより,ヘッド部が非回転かつ2自由度の首振り運動可能な,Y字分岐管に進行できるヘッド駆動機構を考案した.(5)試作したヘッド駆動機構により,首振り角度15度以上で30度の分岐管を通過走行できること,および分岐管走行時の駆動トルクと進行速度の特性を実験により明らかにした.(6)段差乗り越え機構をもつ駆動ユニットの中心軸を2重構造とすることによりCCDカメラ部が管に対して非回転となるCCDカメラ搭載機構を考案し,試作した.(7)管径75mmと100mmの管を偏心させて接続した段差管に対して管内通過実験を行った結果,段差管内を通過しても非回転の鮮明な管内映像を撮影することができた.原子力発電所の給水管から民間家屋のガス管に至るまで,管路網は社会のもっとも重要なインフラ設備であるが,その保守点検は容易ではない.このために筆者らは,アーム先端に管軸に対して斜めに取り付けたタイヤを管内壁に押し付けつつ本体を回転させるのみで直径20mm程度の細管内を走行できる,「ねじ原理」マイクロロボットを開発してきた.本研究では,このロボットの実用化を目指し,段差や分岐などの実際の管路の障害を克服して管内視覚検査が可能なロボットを開発する.本年度は,段差乗り越え機能を具備させることを目的として研究を行った.得られた主な研究成果は以下のとおりである.(1)段差乗り越え機構の考案従来の「ねじ原理」移動作業ロボットの駆動ユニットのタイヤ押し付けアームの先端に取り付け半径を変えて2個のタイヤを配置することとし,さらにそのユニット2個を背面合わせとして対応する前後のアームを歯車で連動させることにより,前進・後退ともに2個のタイヤで順次段差を乗り越える段差乗り越え機構を考案した.(2)段差乗り越え機構の性能解析考案した段差乗り越え機構の段差通過時の力とモーメントの釣り合い式から,段差の高さに対して必要な駆動トルクを理論的に導出した.さらに,基礎実験を行って理論の妥当性を検証するとともに機構の寸法諸元と通過可能段差との関係を明らかにした.(3)ロボットの試作と段差管内走行実験前項の解析結果に基づいて,直径100mmから75mmの同心または偏心段差管を通過可能なマイクロロボットを設計・試作した.ロボットにフレキシブルワイヤで駆動トルクを与えることにより,20m先の管内において所望の段差通過が可能であることを確認するとともに,段差乗り越え機構による著しい駆動トルクの増加はないことを明らかにし考案した機構の有用性を示した.本研究は,管軸に対して斜めに取り付けたタイヤを管内壁に押し付けつつ本体を回転させるのみで細管内を走行できる「ねじ原理」

マイクロロボットを,段差や分岐などの実際の管路の障害を克服して管内視覚検査可能にすることを目的とする.本年度は,Y字分岐管用の首振りヘッド駆動機構の開発と,段差乗り越え機構を有するロボットヘの視覚機能搭載を目的に以下の結果を得た.1.首振りヘッド駆動機構の考案と実験(1)機構の設計と試作ヘッド駆動機構の基本設計条件として,2自由度の首振り運動,非回転なヘッド部およびヘッド駆動機構,30度の首振り角度を設定し,2つのDCモータとユニバーサルジョイント,そして3重の円筒構造を有する機構を設計し,試作した.(2)分岐管通過実験管径75mm,30度の分岐管に対して通過実験を行い首振り角度と駆動トルクおよび移動速度特性について検討した.その結果,首振り角度15度以上で30度の分岐管を通過走行できることを確認するとともに,首振り角度の増加に伴い,駆動トルクは増加し進行速度は低下するが,その量は小さく,分岐管通過時においても直管通過時と同様に安定して走行可能であることを明らかにした.2.段差乗り越え機構を有するロボットヘの視覚機能搭載(1)CCDカメラ搭載機構の考案と試作段差乗り越え機構をもつ駆動ユニットの中心軸を2重構造とすることによりCCDカメラ部が管に対して非回転となるCCDカメラ搭載機構を考案し,試作した.(2)段差管通過実験管径75mmと100mmの管を偏心させて接続した段差管に対して通過実験を行い,管内映像を撮影した.その結果,CCDカメラケーブルの断線防止のために用いたスリップリングにより多少のノイズが発生するものの,段差管内を通過しても非回転の鮮明な管内映像を撮影することができ,本ロボットが管内検査に有用であることを明らかにした.
火炎プラズマを用いたカーボンナノチューブ生成促進メカニズムの解明

カーボンナノチューブ(CNT)を安価に大量に生成できると期待される火炎プラズマを有する燃焼合成法において、直流電場を与えることによりCNT生成が促進される。本研究では、電場印加によるCNT生成場の温度や化学種濃度の変化、生成CNT量および性状への効果を調べるとともに、電気炉中におけるCNT合成に電場を与えCNT成長への電場の効果を調べた。その結果、電場の付与によりCNT成長促進、結晶度の向上が見られ、燃焼合成法における電場付与のCNT合成への効果として、火炎プラズマ移動にともなうCNT捕集増大と金属触媒活性の向上が示唆された。カーボンナノチューブ(CNT)の燃焼合成法は装置が簡便でスケールアップが容易などの特長を有し、CNTを安価に大量に合成する手法として期待されている。しかし燃焼法では火炎周りの急な温度勾配やガス濃度勾配のためCNT生成に適した領域が狭く、CNT生成場および性状をコントロールするのが困難という課題を有する。火炎は一種のプラズマであり電場を与えることにより陽イオンや中性分子が負電極方向へ移動するイオン風が生じることが知られている。CNT生成への電場の影響については、成長促進効果や結晶度改善効果が示唆されているものの詳細なメカニズムは明らかになっていない。本研究では、火炎に電場を供給して良好な温度および化学種濃度を有するCNT生成領域を能動的に広く形成し、CNTを大量に生成することを目指す。また、CNT生成に関与する金属触媒微粒子への化学種供給および電圧印加の作用メカニズムを解明することを目的とする。平成20年度は燃焼法の火炎に電場を印加し、CNT生成領域の温度や化学種、生成するCNTへの電場印加の効果を調べた。その結果、浮遊触媒金属微粒子を用いて火炎の中に設置したCNT捕集網に負電圧を印加した場合に、従来の燃焼法では見られないほど大量の単層CNT(SWNT)が合成されることがわかった。負電圧を印加することによりSWNT捕集網近くの温度上昇、および温度勾配の緩和が見られ、SWNT生成領域の拡大が示唆された。またSWNT生成領域にてSWNT合成において重要と言われているCO濃度の増大が見られ、これらから、燃焼合成法に直流電場を供給することにより良好なSWM生成場を調整出来ることが示唆された。また電場印加によりCHラジカルの増大が見られ、CHラジカルのCNT生成への関与が示唆された。供給する電圧を大きくすると(-1.0kV以下)、生成するSWNTの結晶度が改善されることがわかった。本研究では昨年度、噴流拡散火炎に電場を印加することで従来の燃焼法では見られないほど大量の単層CNT(SWNT)合成を得たが、火炎構造が複雑であることから電場印加効果メカニズムの解明にはより単純な火炎を用いた調査を必要とする。また火炎に生じるイオンの影響が小さいと考えられるCVD法に電場を印加した結果との比較により、CNT生成に関与する金属触媒微粒子への化学種供給および電圧印加の作用メカニズムを解明することを目的とする。平成21年度は、対向流平面拡散火炎に直流電場を印加してCNT生成場の温度や化学種、生成するCNTへの効果を調べた。その結果、電場印加による温度場、水素濃度やOHラジカル分布に大きな変化は見られないが、CO濃度の増加およびCHラジカル分布位置の変化が見られ、生成されたSWNT結晶度向上と直径分布変化が確認された。また電気炉を用いた定置触媒CVD法における多層CNT(MWNT)生成への印加電圧および供給燃料濃度の影響を調べた。供給炭素源が多い条件では電圧印加によりMWNT成長が促進される一方、供給炭素源が少ない条件では電圧印加による明らかな成長促進は見られなかったことから、燃焼法への電場印加がイオン風による炭素源の移動のみならず、触媒活性(炭素源の触媒における分解、溶解、移動)向上に寄与することが示唆された。カーボンナノチューブ(CNT)の燃焼合成法は装置が簡便でスケールアッが容易などの特長を有し、CNTを安価に大量に合成する手法として期待されている。

CNT生成への電場の影響については、成長促進効果や結晶度改善効果が示唆されているものの詳細なメカニズムは明らかになっていない。本研究では、直流電場を印加することで従来の燃焼法では見られないほど大量の単層CNT(SWNT)合成が得られた。火炎構造が単純である対向流平面拡散火炎に直流電場を印加してCNT生成場の温度や化学種、生成するSWNTへの効果を調べた結果、CNT生成場の温度や化学種濃度に大きな変化は見られないものの得られるSWNT結晶度向上と直径分布変化が確認された。本研究は、CNT合成に直流電場の付与が直接的に与える効果の有無およびその要因を確認することを目的とする。イオン風による物質輸送の影響を排除できると期待される電気炉を用いた定置触媒CVD法を用い、供給燃料濃度、印加電圧および生成時間の、多層CNT(MWNT)成長への影響を調べた。その結果、高燃料濃度(エチレン33.3vol%)条件において、電場を付与しない場合には短時間で成長が停止するが電場を付与した場合には成長継続時間が延長されること、また印加電圧強度の増大にともないCNT成長量が増大し且つその効果は0-0.1kVにおいて顕著であることが確認された。また大きな炭素鋼片の浸炭への直流電場印加効果の有無を調べた。その結果、電場の付与は炭素の金属内部への拡散には影響しないが、金属表面における炭素の遊離促進あるいは金属表面のアモルファスカーボンによる被覆抑制に寄与している可能性が示唆された。
メゾスコピックな反転対称性の破れによる二次非線形光学過程の研究

メゾスコピックな微細構造により、非局在電子の波動関数と、電磁揚の空間分布との両者を操作することが可能である。本年度はまず、昨年度に引き続いて、非局在電子の波動関数における反転対称性の破れの影響について、直角二等辺三角形型の金属量子ドットドツトの二次非線形性を例に考察した。この系では、電子について自由電子近似を用いると固有関数が解析的に求められるため、それを利用して倍周波分極率のスペクトルを数値的に計算し、非零の倍周波分極率を得る為にはドットのサイズに上限があることを確認した。また、そのサイズよりも大きな金属ドットの場合には倍周波分極率が零になることを解析的に示した。また、微細構造中における電磁場の特異的な空間分布を利用する方法についても検討した。特に、フォトニック結晶スラブに対して、ほぼ垂直方向から光を照射することにより、透過方向に第二調波が生成されることが実験的に確認されている(理化学研究所、石原ら)。この現象に於いて、フォトニック結晶スラブを構成する物質は全て結晶構造に反転対称性を有しており、且つ系のメゾスコピックな形状にも反転対称性があることから、第二高調波生成は基本周波数での電磁場の空間分布の特異性に由来していると考えられるため、この現象に注目し解析を行った。まず、基本周波数でのフォトニック結晶スラブの光学応答を解析し、(単純スラブの場合の解を利用した)マックスウェル方程式の半解析的な解を求めることに成功した。続いて、第二高調波分極の起源を明らかにすることを試みた。具体的には、光学活性媒質に等方的ローレンツ振動子モデルを用い、上述の解を援用することによって、実験結果を説明できることを示した。メゾスコピックに反転対称性を破っている系の最も簡単な例として、反転対称性を持たない2次元の平面クラスターに閉じ込められた自由電子の系を対象とした。まず、クラスター内に1個の自由電子がある場合について予備的に考察した。倍周波分極率テンソルの高周波での漸近形を用いることによって、ハミルトニアン及び位置演算子の多項式の期待値として、二次光学非線形性を特徴付ける量を定義し、以下の2つのパラメータに対するこの量の依存性を調べた。(1)クラスターの形状は(反転対称性の破れている形状の例として)正三角形に固定し、正三角形の一辺の長さLに対する依存性を調べた。ここでLは、反転対称性を破っている長さのスケールと解釈できる。大きなLの極限において二次非線形性はLの3乗に反比例して小さくなることが数値的に明らかにされ、また電子の固有関数に関してスケーリング則を使うことにより、解析的な説明も得られた。(2)クラスターの体積は固定しながら、形状を長方形から徐々に三角形に近づけ、形状に対する依存性を調べた。ここで、元の長方形に対する削った面積の割合Rを、反転対称性を破っている度合いのパラメータとした。(R=0では長方形となるので、反転対称性がある系となる。)数値計算により、二次非線形性はRにほぼ比例することが明らかにされた。次に、クラスター内に自由電子がある密度で詰まっている、金属に相当する場合について議論を進める予定である。多粒子系では、数値計算の困難さがあるため、解析解の知られている正三角形の場合等に話を限り、(1)のサイズ依存性について調べる予定である。1電子の場合の結果から、二次非線形性を持たせるためにはサイズに上限があることが推察されるので、この点に注意を払いたい。
統合生層序に基づく本邦新生代貝類化石タイプ標本類の時間・空間分布

本年度は本研究費による短期雇用者等により、過去5年間程度の各種学会誌等で発表されてきた新生代層序と年代に関する文献を系統的に整理し、その概要をまとめた。また、パソコンを購入しデジタル情報を加えながら、本研究に関するデータの蓄積と整理を行った。本年度の野外調査は、北海道奥尻島、山形県米沢市周辺、房総半島鋸山周辺、新潟県佐渡島、仙台市周辺および鹿児島県種子島の新第三系について実施し、それぞれで系統的な資料採集を行った。佐渡島と奥尻島の第三系は、古地磁気層序の検討も加えながら、その年代検討を行い、男鹿半島の第三系と対比することに成功した。またこの地域のArcif-Potamidid動物群の年代を検討し、16.4 Maのものである事を確認した。山形県米沢の新第三系調査では新庄盆地との年代対比を行い、これによって太平洋と日本海を断続する年代と塩原-耶麻動物群の年代的上限について成果を得た。また、仙台付近の新第三系では七北田層や綱木層の貝類化石の生存年代を微化石と既存の年代測定の資料を検討することで確定した。さらに逗子動物群の年代層序について、前年の伊豆半島調査に続いて、房総半島鋸山周辺の千畑層の上限年代を石灰質ナノ化石から検討し、これらが中新世最末期であることを確定した。鹿児島県種子島の茎永層群はVicaryaを産することが知られているが、この年代が本邦では特異的に13 Ma頃まで伸びる残存種群であるとの指摘を再検討するために、種子島の南部を中心に、これまで貝類産出の産出報告のあった20ヶ所以上の産地を訪れ、その近傍の地質調査と微化石資料の採集を行った。これらの資料は、目下検討中で、特に石灰質ナノ化石の検討を行っている。さらに本年度は、これまでの微化石生層序や年代学などの成果を総括し、九州から北海道にいたる本邦新生代の貝類化石生層序を年代層序的に再検討し、加えて個々の貝類化石群について、熱帯から亜寒帯までそれぞれの古環境的解釈を行った。日本産新生代貝類化石のタイプ標本は、二枚貝1,590種、巻貝2,700種、掘足類22種、翼足類20種など、合計4,332種で、模式産地は約1,000地点である。本研究ではこれらのタイプ標本を中心に、本邦固有の貝類種群の時間・空間分布を精度良く決定し、その系統や古環境特性を明確にしようとするものである。平成17年度は北海道から東北太平洋沿岸地域および房総半島地域の主要な新生代堆積盆地域での年代層序の再検討を行った。特に常磐炭田地域の古第三系と新第三系は、これまでの年代決定に関する多くの研究をレビューしながら、最新の年代・対比を行うことができた。また房総半島と秩父盆地の第三系下部について、特徴的な二枚貝化石の産出層準を鍵に、その年代・対比をより確実なものとする事ができた。さらに仙台南部地域の広義の門ノ沢動物群に対されると考えられてきた中新統小斉動物群を産する地層について、微化石と放射年代測定により、はじめて合理的な年代・対比を行う事に成功した。

本年度はまた、茨城県大子地域と福島県棚倉地域の新第三系についても層序・年代の再検討を行い、八尾・門ノ沢動物群や塩原・耶麻動物群を含む地層の年代と対比の精度を一層高めることができた。さらに日本海側の男鹿半島や秋田地域の中・下部中新統についても詳細な年代地を入れるための年代側と古地磁気測定用試料の採集等を行い、その一部は新たな知見として、それらの年代と対比について、学会で発表した。日本海拡大時期とその前後の地層からも貝類化石が産出しており、それらの貝類組成と年代・古環境についても、トピックス的に研究を行った。特に日本海拡大初期に形成されたと考えている、淡水湖沼性の中新統野島層群について、大学院生や関係者と共同で新たな成果を公表することができた。平成17年度に、これら本研究の今後一連の研究を効率的に継続するため新たに購入・設置した装置は、古地磁気測定用の簡易ボーリングコア採集器一式、微化石等の検出作業を促進するための純水作成装置一式、層序・年代のデータを総括するためのパソコンとソフト一式、カラーレーザープリンターなどである。これらの今年度の含タイプ標本貝類化石層の層序と年代に関連するデータは、次のような「まとめ」を行っており、今後もこのデータを充実させる計画である。それは、出版されている既存の資料のまとめと再評価、疑問のあるデータ等に対する新たな年代測定等の検証実施のための方法、さらに公表されている最新の主要堆積盆層序データ整理と放射年代や統合微化石生層序等のデータ整理である。これらのデータは本研究の分担者だけでなく、関連する大学院生等を雇用して、データ等を整理しながら代表者等がこれを総括している。統合生層序に基づく本邦新生代貝類化石タイプ標本類の時間・空間分布を明らかにするために、長期にわたって大学院院生を雇用して研究補助をお願いし、文献データのまとめを実施した。これは貝類化石等の含有層の年代・対比を最新の資料としてまとめること、さらに年代精度を向上させる基礎資料とするためである。そのため産総研地質情報研究部門刊行の地域地質研究(5万分の1地質図幅)はもちろん、本邦の新生代地質学・古生物学に関する新たな報告のある論文等をすべて網羅して、それらの新資料を整理している。これらの最新のデータでは、常磐炭田地域の古第三系と新第三系下部の年代と化石の内容が、国際的精度で明らかになったこと、さらに日本海拡大期に関する地史と、これに関する貝類化石の内容が明らかになった事などが注目される成果の一つである。また、新たな年代論に関する資料は北海度の鮮新世-更新世、秋田県北部の鮮新統-下部更新統、岩手県一戸地域の中新統、福島県棚倉地域から茨城県大子地域の中新統、群馬県高崎地域や烏山など北関東の中新統、新潟県の胎内川地域と上越地域の鮮新統、千葉県銚子地域の中新統などから多くの微化石層序のデータや放射年代の報告があった。これらに基づいて、本邦新生代の貝類化石種の生存範囲が、より一層明確になりつつある。また本年度は、GPSを利用した地質調査器具一式を購入し、分担者に配布した。さらに、本邦中部太平洋岸にのみ分布が知られている中新世から鮮新世にいたる「逗子動物群」(または逗子-白浜動物群)の年代とそれらの貝類化石等の分類学的再検討を行った。そのため伊豆半島の白浜層と三浦半島の逗子層等の野外地質調査と試料採集を実施した。さらに佐渡島の中新統の層序と年代を再検討するため、佐渡島西岸地域の古地磁気測定用試料の採集、これに関連する火山岩類の放射年代測定のための経費を支出した。本年度は「統合生層序に基づく本邦新生代貝類化石タイプ標本類の時間・空間分布」の課題に基づいて、本研究費による短期雇用者等により、過去5年間程度の各種学会誌等で発表されてきた新生代層序と年代に関する文献を系統的に整理し、その概要をまとめた。
無極性直線炭素鎖分子のサブミリ波天文観測のための最低変角振動遷移の実験室分光

本研究では極性直線炭素鎖分子であるポリインH(C≡C)nH, (n=48)の最低変角振動遷移をALMA望遠鏡で探査するために、量子化学計算による理論予想的に基づいて、実験室での分光測定研究を行った。実験的アプローチとしては、ポリインを作成するために、ヘキサン溶媒中の炭素粒子にパルスYAGレーザーを照射する光有機合成反応を用いた。合成した試料の同定と定量はUV吸収を用いてモニターし、nが5以上のポリインの生成条件を最適化した。次に、ポリインの実験室分光測定では必須となる分子ジェットによる回転温度の冷却を試みたが、ポリインの蒸気圧がヘキサンより小さいので、ポリインが測定領域に供給できていないことが分かった。この問題を解決するために、ポリインの蒸気圧をnごとに調べる実験をおこない、ヘキサンに代わる溶媒として、流動パラフィンを選択した。さらに、ポリインの光合成段階で流動パラフィンを溶媒としてもヘキサンと比べて質・量ともに遜色ないことが分かったので、パラフィンを溶媒として合成することとした。理論的アプローチとしては、ポリイン(n=29)の最低変角振動モードの周波数と遷移強度を予想するために、VSCF法による非調和性を考慮した振動解析をおこなった。その結果、振動数はnが大きくなるにしたがって1/n2で急速に小さくなることを見いだし、その理由を理論的に説明した。また、遷移モーメントは0.1 Debyeと計算され、赤外活性バンドとして十分な強度を持つことが分かった。また振動回転相互作用を考慮した振動励起状態の分子定数を算出し、分子雲の環境を想定した発光スペクトルをシミュレートしたところ、n=7, 8, 9がALMAの観測窓に入っていることを確認すると共に、Q枝がバンドオリジンで集中し強め会う特徴的なパターンを示すことを見いだし、これがが今後の微弱なスペクトル検出の鍵となるとした。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は星間空間において、無極性直線炭素鎖分子であるポリイン:Hー[C≡C]nーH, (n=27)を電波天文で検出するために、サブミリ波帯に予想されるポリインの最低変角振動モードの吸収スペクトルを実験室で検出・解析し、天文探査観測に最適な周波数リストを作成し、ALMAでの観測プロポーザルとすることを目的とする。そのために以下の理論及び実験的研究を行った。理論的アプローチとして、ポリイン(n=27)の最低変角振動モードの周波数と遷移強度を予想するために、第一原理計算、および密度汎関数法を用いて、非調和性を考慮した振動解析を行った。その結果、遷移強度は分子が長く(nが大きく)なるにしたがって、急速に減少する傾向があることが分かった。実験的アプローチとしては、実験室におけるポリイン分光検出実験のために、ヘキサンを溶媒とした炭素微粒子をYAGレーザーでアブレーションする光化学反応を用い、UV吸収分光を用いて生成分子種の同定し、n=5,6,7のポリイン生成条件の最適化を行い、大量生成の手順を確立した。この溶液サンプルを用いてポリインの超音速分子ジェットビームの発生を試みたが、ポリインとヘキサンの蒸気圧の違いが大きすぎることから、ヘキサンだけが先に気化してしまい、取り残されたポリインが容器内で重合してしまうことが分かった。この問題を解決するために、まず、各ポリインの飽和蒸気圧を見積もるための実験を行ない、ポリインより低い蒸気圧特性を有し、かつ、ポリインのUVおよびMW分光測定を妨害しないものの中から、流動パラフィンを新たな溶媒として選択した。その結果、ポリインを重合することなく気化させる方法が確立できた。一方、サブミリ波帯の分光光源として、現有のミリ波帯のGunn発振器を基本波とするマルチプライヤーシステムを当該年度予算で導入し、分光測定の準備を整えた。

また振動回転相互作用を考慮した振動励起状態の分子定数を算出し、分子雲の環境を想定した発光スペクトルをシミュレートしたところ、n=7, 8, 9がALMAの観測窓に入っていることを確認すると共に、Q枝がバンドオリジンで集中し強め会う特徴的なパターンを示すことを見いだし、これがが今後の微弱なスペクトル検出の鍵となるとした。理論的課題については、おおむね当初の予定通り、各ポリイン分子ごとの振動遷移に関する量子化学計算の結果が得られた。しかしながら、非調和性が非常に強い系であることから、定量的に信頼できる遷移周波数と遷移強度を得るためには、さらなる理論的考察が必要と考えられる。実験的課題については、超音速ジェット分子線とする過程で発生した、重合によるポリイン分子の消失という想定外の問題を、各ポリインごとの飽和蒸気圧を実験によって見積もり、それより低い飽和蒸気圧を持つ溶媒に変更しすることによって、解決の目途をたてた。また、ポリイン分子の大量合成法を確立し、分光検出測定のためのサブミリ波光源の導入と最適化調整も完了した。以上のことから、ポリインの超音速ジェット分子線のサブミリ波分光測定の準備が整った。27年度が最終年度であるため、記入しない。理論的アプローチとして、計算精度を高めて、予想振動周波数及び遷移強度の信頼度をあげることが課題である。現時点では、振動SCF計算に用いる密度汎関数の取り扱いに敏感で、計算結果が十分収束しているとは言えない状況である。例えば現状での振動周波数の予想値は30GHz程度もばらついているが、これは600GHz帯のサブミリ波測定においては十分とはいえない。ポリインの折れ曲がり振動モードは非調和性が非常に強い系であることから、定量的に信頼できる遷移周波数と遷移強度を得るための、non-rigid benderモデルに基づく解析をさらに慎重に進めていく。また、さらに長鎖のポリイン(n=8以上)の理論計算をおこない、一連のポリインの分子安定性について総括的な知見を得、宇宙の物質進化におけるポリインの重要性についてあらためて考察する。実験的アプローチとしては、実験室サブミリ波分光測定の高感度化のために、サブミリ波領域の吸収分光の感度を向上させる手段として、以前、我々が製作したサブミリ波共振器を導入する。これは金属蒸着した無水石英製の凹面鏡の中心部にリソグラフの手法を用いてグリッド構造を形成したもので、高い共振パラメータQと少ない結合損失を両立させることができる。これと分子線発生装置と組み合わせることで、感度を現状より1桁アップさせることをめざす。以上、理論および実験的成果に基づき、ポリイン(n=5,6,7,8)について温度ごとの振動・回転スペクトルのスペクトル線アトラスを作成し、ALMAの#9 (610-710 GHz)および#10バンド(760-950 GHz)領域での天体探査観測に最適な観測プロポーザルとする。
交換相互作用,特に多体スピン交換相互作用の理論的研究

本研究の主な成果は(1)WKB法を用いた多体交換相互作用の計算方法の開発、(2)2次元ウィグナー結晶における多体交換相互作用の計算と(3)2次元固体ヘリウム3における多体交換相互作用の計算である。(1)においてはインスタントン法と数値計算の組み合わせによってWKB法の範囲内で高い精度で交換相互作用定数が計算されるようになった。(2)において,(1)で開発したWKB法に基づく計算方法を用いて、通常の2次元ウィグナー結晶における交換相互作用のほかに、磁場下における交換相互作用および2重層ウィグナー結晶における交換相互作用の計算も行った。磁場下においては電子が磁場と結合することによって交換相互作用そのものにアハラノフボーム振動が現れ,それが結晶の磁気的な性質にさまざまに影響を与えるという興味深い結果が得られた。現実に2次元ウィグナー結晶を実現することは容易ではないが,電子系を2重層にすることによってより容易に結晶状態を実現することができると考えられている。この場合の交換相互作用も計算し,この系が1次元反強磁性ハイゼンベルグハミルトニアンでよく記述されることを示した。(3)の固体ヘリウムについては、基盤ポテンシャルが交換相互作用に与える定性的な影響を調べ,これによって高密度領域とは異なる交換相互作用の密度依存性を明らかにした。以上の研究成果は、5編の論文(内2編は現在印刷中)、1回の国際会議において発表されている。今年度の主たる研究実績は、(1)2次元ウィグナー結晶における多体交換相互作用の計算と、(2)2次元希薄固体ヘリウム3における多体交換相互作用の計算である。前者については、WKB法に基づいて交換相互作用を精度よく計算する方法を開発することによって2体から6体にまでわたる交換相互作用の計算を行った。その結果5体交換や6体交換の寄与も決して無視はできないことが分った。同時に、磁場下での計算を行うことが実験との比較においては重要であることが明らかになった。その他にも実験結果と比較することによって,考慮すべき課題が見つかった。これらの問題は、次年度の研究課題である。この研究成果は、論文にまとめ、現在投稿中である("Multiple spin exchange in a two-dimensional Wigner crystal":M.Katano and D.S.Hirashima,submitted to Phys.Rev.B)。後者については、希薄固体相においては、基板ポテンシャルの影響が重要であることに着目して、基板ポテンシャルの効果を取り入れて交換相互作用の評価を行った。その結果高密度の場合とは定性的に異る結果が得られ、実験結果の定性的な説明ができる可能性があることがわかった。この結果は、2000年3月の日本物理学会にて発表予定である。今年度の研究実績は(1)2次元ウィグナー結晶における多体交換相互作用の計算と(2)2次元固体ヘリウム3における多体交換相互作用の計算である。前者については,前年度に開発したWKB法に基づく計算方法をもちいて、通常の2次元ウィグナー結晶における交換相互作用のほかに、磁場下における交換相互作用および2重層ウィグナー結晶における交換相互作用の計算も行った。(2)の固体ヘリウムについては、基盤ポテンシャルが交換相互作用に与える定性的な影響を調べ,これによって高密度領域とは異なる交換相互作用の密度依存性を明らかにした。以上の研究成果は、今年度、5編の論文(内3編は現在印刷中)、1回の国際会議において発表されている。
海氷生産量のグローバルマッピングとモニタリング構築

海洋中深層循環及びその変動を決めうる海氷生産量を、衛星データ等から見積もるアルゴリズムを開発し、そのグローバルマッピングを初めて行った。沿岸ポリニヤでの高海氷生産過程を長期係留観測から明らかにし、アルゴリズムの検証も行った。南極第2の高海氷生産域であることが示されたケープダンレー沖が未知の南極底層水生成域であることもつきとめた。南極海とオホーツク海では、海氷生産量の変動が底層水や中層水の変質とリンクしていることを明らかにし、中深層循環弱化の可能性を指摘した。海洋の大規模な中深層循環は極域・海氷域から重い水が沈み込み、それが徐々に湧き上がってくるという密度(熱塩)循環である。海氷生成の際にはき出される高塩分水が重い水の生成源になっている。本研究の目的は、海洋中深層循環及びその変動を決めうる重要な因子である海氷生産量を、現場観測に基づいて衛星データ等から見積もるアルゴリズムを開発し、そのグローバルマッピングを行うことである。さらに海氷生産量と中深層水形成の関係をその変動を含めて理解することもめざす。我々の研究から南極海で2番目に海氷生産量が高いことが示されたケープダンレーポリニヤにおいて、2009年1月海鷹丸により係留観測及び断面海洋観測を行った。我々の予想通りこの海域が未知の南極底層水生成域であることを明らかにした。ポリニヤでの海氷生産が盛んになる時期に対応して、低温の重い水の潜り込みが生じており、冬季の底層水の層は300m以上にも及ぶことも明らかになった。マイクロ波放射計SSM/Iと合成開口レーダーデータの解析から、このポリニヤで海氷生産量が大きいのは、上流側にある座礁氷山舌によるフィルター効果(海氷のみをせき止め、海水は通過する)が重要であることが示唆された。一方、南極海全域に関しては、海氷生産量マッピングを高精度化し、衛星海氷データと熱収支計算と組み合わせることで、熱塩フラックスデータを作成した。このデータから海氷による熱の流れ(沖→沿岸)や淡水の流れ(沿岸→沖)が定量性をもって示された。海洋・海氷モデルへの比較検証データ・境界条件データとしても有用なデータセットとなっている。オホーツク海では、従来用いていたSSM/Iより分解能が2倍高いマイクロ波放射計AMSRから薄氷厚アルゴリズムを開発し、高精度の海氷生産量マッピングを行った。高分解能により、沿岸に近い海域では1年で10m以上の海氷が生産されることも示された。この研究では、サハリン沿岸ポリニヤで取得した係留氷厚計による現場海氷データを比較・検証データに用いている。オホーツク海南部域においては、2009年2月砕氷巡視船「そうや」により、AMSRと同じチャンネルを持つ携行型マイクロ波放射計を用いた観測を、現場海氷観測と合わせて行った。北極海において、マイクロ波放射計データSSM/Iによる薄氷厚アルゴリズムを開発し、それを元に北極海全域でははじめての海氷生産量マッピングを行った。北極海ではノースウォーターポリニヤが最大の海氷生産率を持つことが示された。また、従来用いられてきたSSM/Iより分解能が倍のAMSRを用いて、より高分解能の海氷生産量マッピングを行い、すでに完成させたオホーツク海に加え、南極海と北極海においても予備的なAMSRによる海氷生産量マッピングを提示した。岸近くの海氷生産量が高い海域がよく分解されるため、SSM/Iの場合に比べ、生産量は高く(より正確に)見積られる。一方、海氷密接度や海氷漂流速度の情報も取り入れ、海氷過程に伴う塩フラックスを求める試みも開始した。これら海氷域での海氷生産量及び熱塩フラックスデータを整備し、我々研究グループのホームページからデータを配信することを開始した。昨年度の観測では、南極海で2番目に高い海氷生産量を持つケープダンレー沖が未知の南極底層水(世界の底層に広がる一番重い水)の生成域であることを明らかにしたが、今年度はさらに解析を進め、海底峡谷では底層水の流出が4日周期で生ずるなどの新知見を得た。ここのポリニヤ内において、2010年2月に第51次日本南極観測隊により、海氷厚や海氷生産を直接観測する係留系を設置した。同様の係留系を、北極チャクチ海沿岸ポリニヤにおいても、2009年8月にアラスカ大と共同で設置した。これらが回収されると、沿岸ポリニヤ過程の理解が大いに深まることの他に、今まで得られたことのないポリニヤ内での高精度の海氷衛星トゥルースデータが取得できることになり、海氷生産量アルゴリズムの精度が一気に上がることが期待される。この他、過去に取得された、南極海の海水サンプルの同位体解析を行い、南極底層水と海氷生成・棚氷融解の関係を調べた。