hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マクロ孔シリカビーズを担体としたリチウム同位体濃縮用充填剤の開発と分離性能解析

核融合炉ブランケット材であるリチウムの同位体濃縮に用いる置換クロマトグラフィー法の分離性能の向上を研究目的とした。物質移動過程をバルク流れ,境膜移動,粒内拡散,吸脱着から成ると仮定し,計算モデルおよび計算コードを開発した。開発した計算コードにより充填剤粒径が分離性能に及ぼす影響を評価した。ベンゾ15クラウン5のキシレン溶液を多孔質シリカビーズの細孔内に含浸保持させて吸着剤を調整した。吸着剤を充填したカラムの破過実験結果をもとに,理論段相当高さを藤根の式により見積もったところ,理論段相当高さは吸着剤粒径とともに小さくなり,吸着剤粒径を小さくすることで分離性能を向上できることが確かめられた。平成25年度は,多孔質シリカビーズを担体として吸着材を開発することと,開発した吸着材についてその分離性能の評価をカラム試験にて行うことが課題であった。Liの同位体分離能を有するクラウンエーテルとしてbenzo-15-crown-5(Merck Chemicals)を採用し,そのキシレン溶液を多孔質シリカビーズ(富士シリシア化学)の細孔内に含浸保持させることにより充填剤とした。多孔質シリカビーズとしては,平均細孔径が100 nmで,粒径が60,100,250μmの3種類を用い,粒径が分離性能に及ぼす影響を考察した。これらの吸着材をそれぞれ,クロマト用ステンレスカラム(GLサイエンス,充填長25 cm,内径4 mm)に充填した。カラムの充填率(空隙率)は水の圧入により求めた。これらのカラムに,0.05 mol/LのLiCl溶液を0.25 ml/minの流量で通液し,流出液を一定時間毎に分取し,それらのLi濃度を原子吸光光度計(島津製作所,AA-6200)で測定することで,カラムに対するLi溶液の破過曲線を得た。破過曲線のモーメント解析により,平均滞留時間と分散の値を得た。分散の値は,粒径が60 μmの場合が最も小さく0.9 min2となり,吸着材粒径の増加とともに単調増加となった。カラムの理論段相当高さ(HETP)を藤根の式により見積もったところ,粒径が60 μmの場合においてHETP値が約0.2 mmとなった。HETP値は吸着材粒径とともに小さくなり,吸着材粒径を小さくすることで分離性能を向上できることが確かめられた。平成24年度に開発した解析手法により,HETP値の考察を行ったところ,本研究の条件では,粒内拡散の寄与は軸方向分散の寄与と同程度か,それよりも小さくなり,吸着材粒径を小さくした効果が十分に認められた。DT核融合の燃料であるトリチウムはリチウムの同位体である6Liと中性子との核反応により生産せねばならない。6Liの天然存在比は7.6 %程度であり,例えば固体ブランケットでは6Liを4090 %程度にまで同位体濃縮しなければならない。本研究の目的は,核融合炉ブランケット材であるリチウムの同位体濃縮に用いる置換クロマトグラフィー法の分離性能の向上である。これは,マクロ孔を有するシリカビーズを担体とした同位体分離用充填剤の新規に開発することと,独自に開発する分離性能解析手法により充填剤の粒径および平均細孔径が分離性能に与える影響を評価し最適化することによって行う。平成24年度は,分離性能解析手法の開発を中心に行った。従来の解析モデルは,粒内拡散が律速であることを前提条件として,総括物質移動係数をパラメータとして溶液相の濃度分布のみを計算するものである。この様なモデルでは,充填剤の粒子径や細孔径が物質移動速度に及ぼす影響を評価することができない。そこで,置換クロマトグラフィーの物質移動過程をバルク流れ,境膜移動,粒内拡散,吸脱着から成ると仮定し,これら全ての素過程を境界条件により接続して直接計算するモデルを開発した。カラム内および充填剤粒子内を空間的に差分化して常微分方程式で表わす物質収支式を立て,これと平衡関係式を連立させて数値的に濃度分布を計算した。ここで,表層近傍のみが多孔質である担体を用いた吸着剤を外層多孔質型吸着剤と呼ぶ。試みに外層多孔質型吸着剤を用いた場合のクロマトグラムを計算したところ,展開距離およびHETPを短縮でき,置換クロマトグラフィー法によるリチウム同位体分離に有用であることがわかった。触媒作製のため当初使用予定であった実験室(名古屋大学工学部6号館同位体分離実験室)が耐震工事により平成24年10月まで使用不能であった。この工事は補正予算により急遽行われたため,代わりの実験室を準備することができなかった。そのため,予定を組み替えて調整した。

具体的には,平成25年度に実施予定であった分離性能解析手法の開発を平成24年度に行い,吸着剤の作製と置換クロマトグラフィー実験を平成25年度に行うこととした。分離性能解析手法の開発については,置換クロマトグラフィーの物質移動過程をバルク流れ,境膜移動,粒内拡散,吸脱着から成ると仮定し,これら全ての素過程を境界条件により接続して直接計算するモデルの開発が完了し,充填剤の粒子径や細孔径が物質移動速度に及ぼす影響を評価することが可能となった。また,開発したモデルおよび計算コードにより,外層多孔質型の吸着剤を用いた場合のクロマトグラムを試算したところ,展開距離およびHETPを短縮でき,置換クロマトグラフィー法によるリチウム同位体分離に有用であることがわかった。この成果は,平成25年度に実施予定の吸着剤作製に指針を与えるものであり,当初予定していた以上の成果を得た。以上より,年度間のバランスを考慮したとして,全研究計画に渡る達成度の自己評価は45 %程度である。やや遅れているものの,平成25年度に鋭意努力することで挽回することは可能である。平成25年度は,触媒の作製および置換クロマトグラフィー法によるリチウム同位体の分離実験を行うとともに,最終年度としてのまとめが必要である。触媒の作製については,富山大学水素同位体科学研究センターの田口明講師の協力を得られることとなり,円滑・合理的な遂行を期待できる。これにより,平成24年度に実験室を使用できなかったために生じた遅れを取り戻すことで計画している。また,平成24年度に分離性能評価手法を確立しているので,吸着剤の粒子径や細孔径,温度や流量などの運転条件が分離性能に及ぼす影響を評価することができる。したがって,その成果を利用することで,実験を効率的に行うことが可能と考えている。触媒の作製においては,必要な装置として,ロータリーエバポレータ・EYELA,N-1000(211千円),真空ポンプ・EYELA,EVP-1100(197千円)を整える。吸着剤担体や吸着剤の費用としては600千円程度を予定している。置換クロマトグラフィー実験においては,必要な装置として,プランジャーポンプ・EYELA,KP-12-13(400千円),フラクションコレクタ・EYELA,DC-1500(368千円),リミタ付圧力計・日本精密科学,NPG-250L(100千円)を整える。また,クロマトカラムや金属製配管・バルブ等に200千円程度必要である。成果報告は,2013年10月にフランスで開催される国際会議「TRITIUM2013」(700千円),日本原子力学会秋の大会(50千円),同位体科学会(30千円)にて行うことを予定している。
現代日韓関係における文化交流現象の拡大と文化交流政策の変化に関する研究

本研究では昨年度に引き続き、現代日韓関係における文化交流の事業および現象について、その特徴的な動向を析出すべく調査研究を行った。特に今年度は、1998年10月の「段階的開放」政策に端を発する、韓国での日本大衆文化開放政策が飛躍的に展開しつつあることを踏まえ、各種の情報の集積・分析を行うとともに、実際に政策決定に関与したセクターへのインタビュー、研究者との討論を精力的に行った。結果、映画やテレビ番組制作、ポピュラー音楽、出版などの大衆文化交流領域で、日韓両国間の民間企業による文化産品の交流や共同制作といった動きが急速に進展していることに加えて、日韓両国政府や文化交流専門機関等の公的機関、地方自治体等が行う文化交流事業にも、大衆文化的要素を多くとりこんだ新しい型のものが目立って増加しつつあるなど、大衆文化領域と何らかの関連をもつ文化交流の活性化が先ず確認された。その一方で、伝統文化や生活文化等を紹介する従来型の文化交流事業や、日本と韓国の市民団体の交流といった、かならずしも大衆文化領域と直結しない分野の交流においても、両国国民の関心や参加が従来にまして高まっていることが明らかとなった。ただし現時点でのこうした傾向をもって、1998年以後の両国の文化交流政策が目標としてきた「国民的交流」が達成されつつあるといえるか、あるいは単なる「日韓交流バブル現象」に過ぎないのか、という議論をめぐっては、まだ結論を下せる状態にはない。2002年サッカーW杯共催にむけ、大型ではあっても一過性の強いイベント型交流事業が注目を集めがちな中で、むしろこれを永続的な交流への契機にしようとする試みは、まだ端緒についたばかりである。今後はこうした点に注目しながら、日本国際政治学会文化交流分会での成果報告等を経つつ、さらに検討を継続する予定である。国内社会の対日感情のわだかまりを理由に日本との大衆文化交流を拒否しつづけてきた韓国政府は、金大中政権下の98年10月を境に日本大衆文化の「段階的開放」政策に転じ,その後も矢継ぎ早の実施を続け今に至っている。文化交流政策における韓国側のこうした変化について、本研究の今年度の調査では複数時点の世論調査結果を収集・検討した結果、これらの変化は現代韓国社会の対日感情の急速な改善を反映した結果としてよりも、世論に先行して政府部内から提示された政策的判断として理解するほうがより適切であることが明らかになった。そこで韓国の対日文化交流政策の決定過程について、各種報告書や新聞記事の収集、インタビューなどから精密に追跡したところ、現段階では「外交政策セクター」「文化政策セクター」と「大統領のリーダーシップ」が各々の政策目標を達成しようとして駆け引きを行うというモデルの説明能力が比較的高い、との知見を得た。このモデルを援用することで、特に金大中政権の成立当初には、日本に対しては「未来志向」の関係を標榜する大統領のリーダーシップが全面に押し出されながらも、実際には日韓漁業交渉や歴史認識問題等の懸案事項に対処するための「切り札」として大衆文化開放を位置づけようとする外交通商部と、大衆文化産品の正面開放によって海賊版の流通を阻止し、同時に国内文化産業の活性化や市場拡大を促そうとする文化観光部との間で見解の対立が存在していたという状況構造を、明確に把掘することができた。一方、開放政策の根拠としてたびたび指摘されながらこれまで実態の把握が十分になされていなかった「文化交流現象」、すなわち非公式的な文化流入の実態についても、開放政策を機に関連諸機関が行った各種調査報告を収集することで全体的な像が浮かび上がりつつあり、全体をより包括的な研究成果として来年度に発表しうるよう、更に準備を重ねている。
血栓性動脈硬化の経時的変化と臨床への影響について

心筋梗塞や狭心症などの虚血性心疾患は急性発症も多く、再発リスクも高いため、発症予測が重要である。発症予測に対してさまざまな検討がなされてきた中、我々は、一般的な発症リスクとされる脂質プラークではなく、無症候性血栓症に引き続きおこる治癒血栓について検討を行った。血栓は血管内腔側に付着し治癒するため、治癒血栓は層構造をなす。剖検の冠動脈において治癒血栓と考えられる層構造をシリウスレッド染色で同定したところ、狭窄病変の約3割に治癒血栓を認め、光干渉断層像(OCT)で高い検出力を示した。本研究により、今後は臨床的、経時的に治癒血栓を検討することが可能になり、発症予測に繋がると考えられる。平成27年度は剖検心における冠動脈の光干渉断層計(OCT)および組織像での層構造の解析を施行した。これまでに50%以上の狭窄を有する154ペアのOCT画像-組織標本を得ている。層構造を評価するために、組織標本はHE染色だけでなく、シリウスレッド染色を行い、偏光顕微鏡下で観察を行った。その結果、OCTにおける内膜の層構造が、組織標本における層構造と高い精度で一致していることを確認することができた。これにより、冠動脈の動脈硬化による内腔狭窄は、マクロファージや脂質の沈着によって始まるとされる典型的な動脈硬化だけでなく、冠動脈内膜がなんらかの要因により層構造を有することで、内腔狭窄が進行する例もあるということが証明された。ここまでの成果をすでに論文執筆に取り組んでおり、近日投稿予定である。また、第80回日本循環器学会学術集会にて本研究成果の発表を行った。しかしながら、内膜の層構造の本質についてはまだ明らかにできていないため、これからさらなる研究が必要である。研究者は、この層構造がプラーク破裂やびらんによって引き起こされた無症候性血栓の治癒構造物であると考えており、血栓由来の層構造であることを証明できれば、動脈硬化の血栓原説と関わる重大な証拠となり、また、生体内ですでに臨床応用されているOCTを用いて血栓層構造を観察するができるようになることで、経時的観察が可能となる。それにより、治癒血栓がそのどうに内腔狭窄に寄与し、虚血性心疾患に関わるかを明らかにすることができると考えている。動物実験を行い、血栓の治癒過程についてのOCT所見を収集する予定であるが、動物実験の準備に時間を要しているため。しかしながら、剖検症例における実験は順調であり、全くの遅延ではないと考えている。冠動脈の動脈硬化の一因と考えられる治癒血栓について、その成り立ち、形態学的特徴、亜分類、臨床上の特徴・意義について検討を行っている。これまで、虚血性心疾患における冠動脈プラークは脂質性プラークに焦点が当てられ、プラーク破裂やプラークの脆弱性、脂質沈着のメカニズムについての研究・報告が多く成されてきた。しなしながら、冠動脈内イメージングの発展により生体内で冠動脈の断層像を精密に得られるようになり、脂質プラークだけでなく、プラークには層構造を呈しながら冠動脈狭窄が進行していく病態があることが明らかになってきた。これらは、内皮細胞障害や無症候性プラーク破裂に伴う血栓形成が繰り返されることによる層構造と考え、治癒血栓も虚血性心疾患の一因ではないかと考えている。以上より、まずは治癒血栓の組織学的特徴を光干渉断層像との比較により生体内で同定することを第一の目標とし、研究を遂行中である。現在、血栓形成および血栓の特徴についての組織学的解析および臨床例における画像解析は順調に遂行中である。動物実験においては今後の検討課題であるが、まずは剖検症例において冠動脈の動脈硬化病変における治癒血栓の同定、組織と光干渉断層像との比較による治癒血栓の特徴の定義を行い、それを公表することで、動脈硬化の新たな分野の研究基盤になると考えている。具体的には、治癒血栓はHE標本だけでは同定が困難であり、シリウスレッド染色の偏光像を用いて同定を行い、対応する光干渉断層像においても同部位に層構造を高頻度で呈することが示された。同様の層構造が認められる臨床症例を今後は研究対象としてその患者背景や予後を検討予定である。動物実験は、時間的制限もあり、遂行準備段階であるが、その他の剖検症例を用いた組織学的検討および画像との比較検討や、臨床例における検討は順調に遂行中であり、やや遅れているを選択した。急性心筋梗塞や狭心症などの虚血性心疾患は生命を脅かす疾患であり、急性発症も多く再発リスクも高いため、発症予測が重要である。発症予測に対してはさまざまな検討がなされてきたが、いまだに確立していない。その理由の一つに、急性心筋梗塞の発症様式には、脂質性プラークの破綻による血栓症以外にも、無症候性血栓症や内膜びらんに伴う血栓症など、様々な発症様式があることが挙げられる。また、安定狭心症においても、脂質性プラークの増大だけではなく、無症候性血栓症やびらんに伴う血栓症が内腔狭窄に関わっていると考えられる。我々は、無症候性血栓症に引き続きおこる治癒血栓に焦点を当て、本研究を遂行した。血栓は治癒すると線維性プラークとの区別が困難となるため、まずは、剖検試料を用いた冠動脈プラークにおける治癒血栓の同定や、光干渉断層像(OCT)における治癒血栓像の同定を行った。無症候性血栓症では血管内腔側に血栓が付着し、治癒血栓は層構造をなすと考えられる。

剖検の冠動脈における層構造をシリウスレッド染色で同定したところ、50%以上の狭窄病変114病変に対して32病変(28%)で層構造を認めた。また、治癒血栓をOCTで同定し、組織と比較した結果、OCTは治癒血栓に対して高い検出力を有していた(感度:81%、特異度:98%、陽性的中率:93%、陰性的中率:93%)。OCTで治癒血栓を検出することが可能であれば、今後は臨床的、経時的に評価することができるようになる。治癒血栓の臨床的意義を検討することで、虚血性心疾患の再発予測、インターベンションの際の治療決定等に役立てることができると考える。心筋梗塞や狭心症などの虚血性心疾患は急性発症も多く、再発リスクも高いため、発症予測が重要である。発症予測に対してさまざまな検討がなされてきた中、我々は、一般的な発症リスクとされる脂質プラークではなく、無症候性血栓症に引き続きおこる治癒血栓について検討を行った。血栓は血管内腔側に付着し治癒するため、治癒血栓は層構造をなす。剖検の冠動脈において治癒血栓と考えられる層構造をシリウスレッド染色で同定したところ、狭窄病変の約3割に治癒血栓を認め、光干渉断層像(OCT)で高い検出力を示した。本研究により、今後は臨床的、経時的に治癒血栓を検討することが可能になり、発症予測に繋がると考えられる。剖検例における本研究成果を発表することで、臨床に普及しているOCT検査に新たな知見が加えられることとなるため、早期に発表することが望ましいと考えている。そのためには、論文執筆、投稿が欠かせないため、それらを優先的に行い、その上で、層構造の成分解析を行っていく方針である。今後もこれまでと同等に研究を推進していく予定であり、動物実験においても時間的制限が解除されれば遂行できると考えている。循環器領域予定していた動物実験が次年度に持ち越しになったため。今年度は研究遂行と並行して論文投稿準備を行ったため、経費のかかる実験や学会発表が行えなかったため。予定通り実験を遂行する予定である。成果発表が重要であるため、次年度も論文投稿とともに積極的に学会発表や研究を遂行していく予定である。
「災害の痕跡」の災害遺産化に関する基礎的研究

我が国は災害が頻発し,それらの災害の痕跡は,被災者の痛みの象徴と捉えられ,「負」の遺産として復興計画から排除・除去される傾向がある。しかし痕跡は,その土地の固有の歴史を実証するもので,世界的にも災害遺産として見直され始めている。本研究は被災地の復興にあたり,「負」の遺産とされがちな災害や産業遺産の痕跡(遺構)について,雲仙普賢岳噴火災害,中越地震,東日本大震災を通してプロセスを把握した。また社会情勢によって価値が大きく転換した炭鉱遺産について,当時の再生計画や解体状況を調査した。20年あまりの間に遺構を残す風土が醸成されていること,長期的な視点での価値判断が求められることが明らかとなった。平成26年度は東日本大震災の復興に寄与することを視野に入れ,普賢岳火砕流および中越地震の遺構に関する調査を行った。普賢岳火砕流に関しては大野木場小学校,みずなし本陣の家屋遺構,中越地震に関しては妙見土砂崩落現場,木籠水没家屋を対象とした。調査方法は新聞データベースから災害に関する記事の抽出,議会議事録の収集,普賢岳火砕流に関しては長崎大学高橋名誉教授から各種住民会議や検討委員会の議事録の提供を受け,それらをもとに時系列を整理した。中越地震に関しては現地調査,さらに木籠集落の自治会長や,当時の県職員,中越防災安全推進機構への聞き取り調査を行い,前後関係や関係者の確認を行った。その上で要因をハード面,規制面,費用面,心情面に分類して保存までにクリアした事項を整理した。この調査から保存された災害遺構は,災害が発生してから遺構が公開されるまで長い年月を要すことが明らかとなった。原因は保存への合意だけでなく,維持管理や整備の計画を,地域住民,行政機関,中間支援者,土地の所有者等と長い間協議しながら公開に至っているからである。心情面は復興段階に入って初期に方向性に関して合意しており,早い合意がなければその後の長期間の調整に耐えられないと言える。合意にあたっては被災市町村や地域住民の声や活動が,保存決定に大きく関わっている。加えて,中間支援者の存在も重要である。災害が発生した後,当事者は生活再建に必死になる。第三者である大学や社団法人,委員会等の団体の活動無しには保存に至らない。今回の調査の中でも,妙見土砂崩落現場の保存を積極的に訴えたのは社団法人であり,大野木場小学校被災校舎の保存に関しても検討委員会であった。公開に耐えられる復原やその後の維持のための財源に関しては,新潟県中越地震の復興基金は,計画に対する審査体制やメニュー,使い方に柔軟性があり有効であったと位置づけている。平成26年度の成果から,災害遺産を保全していくには事前位置づけが重要という知見を得たことから,平成27年度は当初より予定していた炭鉱都市の調査に加え,1.災害遺構の復興準備計画における位置づけを,昨年度に引き続き中越地震を経験した新潟県長岡市,復興準備計画の先進地と位置づけられる静岡県内自治体を対象に検証した。2.炭鉱都市については負の遺産から肯定的遺産となっている炭鉱遺産の保存経緯を調査した。まず1の復興準備計画の位置づけについては,静岡県では被害想定と公共施設耐震化率から自治体を類型化し,抽出して県の指針と比較考察した。結果,静岡県では県と各自治体の復興準備計画がほぼ同内容で,県が主導となって策定されており,自治体固有の指針はほとんど見られなかった。静岡県と新潟県を比較すると,建築物に対する事前復興項目に関しては特記すべき相違点はなく,地震火災に対しては,静岡県は火災が発生しないような体制づくりや指導が計画されているのに対し,新潟県では発火後の速やかな消火活動のための整備や体制づくり,避難体制の整備等が主に記載されている。全般に静岡県は官主導の傾向が強く,新潟県は官民連携した体制づくりを志向している。両県ともに復興準備計画には災害遺産については全く触れられておらず,生命維持に主眼が置かれている。現状の文化的な資産や景観的な資産についても同様に触れられていないことが明らかとなった。2の炭鉱遺産については北海道から福岡,長崎,佐賀,熊本,沖縄を調査した。閉山直後の負の遺産という認識は減っており,多くの自治体が資料館を開設し,NPO等と連携したツアーや体験等の博物館活動を行っている。今年度は資料収集整理の他,遺産として価値付けされているもののリストアップ,観光ルートやイベント等観光資源としての活用実態,行政・元労働者(職員・鉱員)への聞き取りを行った。当時のことを知る人を探す活動は継続しているが,想定よりも進んでいない。転出者を別のルートで追跡したいと考えている。炭鉱に関しては居住者は比較的話を聞くことができたが,当時計画を策定した役所関係者に辿りつけない状況である。今年度までの調査でネットワークが増えたため,こちらも新たなルートで探す予定である。28年度は2011年に発生した東日本大震災の整理,産業遺産である炭鉱および鉱山集落の調査,2016年に発生した熊本地震について調査をおこなった。東日本大震災については,発災直後からメディアを通して多くの災害遺構が注目された。しかし復旧復興を進める上で処理が優先されたため,災害廃棄物として扱われ,多くが撤去されたのは周知のところである。災害遺構について結果が保存・解体に問わず,保存が検討された事例を朝日新聞記事データベースにて「東日本大震災遺構」のキーワードで記事の検索を行い,抽出できたものをさらにそのキーワードで検索して経緯を整理した。

また保存にあたって組織された復興庁,3.11震災伝承研究会,自治体のHPから支援制度や活動等を収集した。その結果,東日本大震災は,有識者よる保存価値の提示や自治体での委員会の設置,復興庁による財政的支援,それらに裏付けられた方針決定延期という選択肢等,災害遺構の保存を考えていく上での枠組みや進め方についての素地が形成されたといえる。災害遺構のうち被災建物については複数の建物について保存が決定し,復興計画の一メニューとして定着してきつつある。復興庁の支援条件も保存の際の枠組みを示した。また遺構によっては保存反対者が多いケースがある。今回の方針決定延期という選択肢が示されたことも特筆すべきである。今後の課題として,学術的価値の検討や評価の場を,自治体の諮問機関として早期に設置する枠組みが望まれる。産業遺産については全国の網羅的な調査を行い,各企業集落の企業内での位置づけが地域に与えた影響が多いという仮説を得た。来年度は予定に加え,創業の地や主力鉱など企業ごとに横断的な比較考察を行う。代表者の親の介護のため,産業遺産調査のまとめが29年度に持ち越した。被災地の調査について熊本地震の災害遺構の把握に緊急性があると捉え,優先した。2017年度は地震対策の先進県と想定される静岡県と,二度の大地震を経験している新潟県に対してアンケート調査を行った。分析にあたっては災害対策指数という指標を用いて,カテゴリーごとの防災への取り組みを見た。世帯構成別では内閣府の調査等でも一般に単身者は取り組んでいないが,新潟県では単身者であっても高い数値を示した。高額な費用が伴う,耐震工事については両県とも低く,さらに自身の家屋の耐震性についてもあいまいであることが分かった。海外の遺産活用についてはニュージーランドのクライストチャーチの調査を行った。ここでは,直接的遺構として橋などが検討中で大学などは震災ミュージアムを兼ねた再建が検討されている。中心部ではダウンサイジングと合わせた復興が図られている。最も被害が大きかった場所は,鎮魂の場としてまたレクリエーションの場として公園化が図られ,負のイメージは少ない。産業遺産に関して,炭鉱都市の変遷を,住宅地図を用いて福岡県筑豊地域と長崎県の島嶼部で行った。筑豊地域は閉山時期が昭和40年前後と早かったため,失業者対策費や地域振興補助金を用いた工業団地の誘致や道路建設が数多く行われ,特に生産施設は駅に近接しているため,壊される傾向が強い。島嶼部はビルド鉱として存続したが,近年まで操業の池島,全島離村の端島を除いて,産業施設はほとんどなくなっている。炭鉱住宅についても木造は大島で数棟見られるのみで,RC造の炭鉱住宅は社宅や公営住宅へ移行している。両地域とも産業遺産を活かす観点は近年までなく,代替産業を模索するも男子雇用型の誘致に成功したのは大島での造船業のみで,他は人口が大きく減少している。労働者の減少に伴って娯楽施設や商業施設も減り,日用品店や理髪店,寺社仏閣などが炭鉱開削前からの集落を中心に残存している。産業転換にあたっては古い集落を拠点とした再構成を考えるべきことが抽出された。
AChエステラーゼ阻害活性を持つアルカロイドの探索と不斉全合成研究

近年、高齢者の急増により、有効かつ安全な記憶障害改善薬の開発が急務となっている。アセチルコリンエステラーゼ(AChE)の働きを抑制することにより、脳内のアセチルコリン量を増加させ、記憶障害を改善することができる。本研究では、植物成分からの分離・精製と化学合成により、AChE阻害活性を有するアルカロイド(塩基成分)の創製を目的とした。その結果、植物より数多くの新規アルカロイドの単離に成功し、またそれらアルカロイドの効率的全合成を達成した。1.LycopodiumアルカロイドCermizine類の不斉全合成2.新規LycopodiumアルカロイドLycoposerramine-V, Wの不斉全合成光学活性な3-methyl cyclohexanoneを原料としてJohnson-Claisen転位、Knoevenagel反応、Ring Closing Metathesisを用いてLycoposerramine-Vの2種のジアステレオマーの合成に成功した。合成品のデータを天然物と比較することにより天然物の立体配置を決定した。Lycoposerramine-Vの3位に水酸基を持ち、ピペリジン窒素がメチル体である新規アルカロイドLycoposerramine-WについてもSml_2を用いた分子内Reformatsky反応を用いて合成し、天然物の立体配置を決定するに至っだ。3.AChエステラーゼ阻害作用を有する新規アルカロイドの徹底的追求種々のヒガンバナ科植物の詳細な成分探索を行い、ナツズイセン(Lycoris squamigera)より2種、ショウキズイセン(Lycoris traubii)より1種、マユハケオモト(Haemanthus albiflos)より1種、タイワンオモト(Crinum asiaticum ver. sinicum)より2種、新規アルカロイドを単離し、その構造を決定した。得られた合成品、各種誘導体、天然物について、今後薬理活性評価を行っていく。1.新規アルカロイドLycoposerramine-Cの不斉全合成当研究室で単離・構造決定した新規アルカロイドLycoposerramine-Cの全合成研究を行った。Evansの不斉補助基を有するクロトンアミド体を出発物質とし、細見-櫻井反応、CBS還元等を用いて不斉炭素を立体選択的に構築後、Pauson-Khand反応を用いて二環性シクロペンテノンを得た。さらにケトンの不斉還元、フェニルビニルスルホキシドを用いたクライゼン転位により4級不斉炭素を構築した。その後、ヘンリー反応を用いて窒素を導入後、分子内光延反応により9員環を構築した。現在、Lycoposerramine-Cの全合成まであと2段階のところまで合成を達成している。今後、全合成を達成し、合成中間体を含めた薬理活性評価を行い、構造活性相関の検討、さらなる誘導体の合成等を行っていく予定である。サフロールを出発原料とし、オレフィンのジヒドロキシル化、NBSを用いたハロゲン化に続く増炭反応等を用いて、Diels-Alder反応のジエノフィルに相当する左フラグメントの合成を完了した。続いて、ジエンに相当する右フラグメントの合成を試みた。フランとジヒドロピロールからなる2環性化合物を右フラグメントとして設定し、現在、フランへの増炭反応の検討中である。今後、右フラグメントの合成を達成し、左フラグメントと縮合後、鍵反応となるDiels-Alder反応の検討をおこなう予定である。
PD-ECGFを標的とした分子イメージング剤の開発

血管新生因子である血小板由来血管内皮細胞増殖因子(PD-ECGF)は、Thymidine Phosphorylase(TP)と同一タンパク質であること、さらにその酵素活性は、腫瘍の血管新生、浸潤、転移と関連があることが明らかとなっている。またTPが、正常組織に比べ様々な固形腫瘍において高レベルで発現することが古くから知られている。本研究では、PD-ECGFの発現すなわち腫瘍における血管新生をin vivoで選択的にイメージングできる放射性薬剤の開発を目的とした。放射性薬剤には、TP阻害活性の高いピリミジン誘導体を設計し標識合成を行うために、TPの基質であるチミン、5-フルオロウラシル(5-FU)のC-11標識合成法の確立、さらには本合成法を応用して高いTP阻害活性を有する化合物の標識化の検討を実施した。新規な前駆体β-アミノアクリルアミド誘導体を合成し、この前駆体をアルカリ金属塩としとトリホスゲンとの反応による迅速なチミン、5-FUの合成に成功した。本合成法を[C-11]ホスゲンに応用したところ[C-11]チミン、[C-11]5-FUの迅速かつ簡便な標識合成法の開発に成功した。この迅速、簡便合成法を用いたピリミジン環形成によるTP阻害活性化合物の合成検討を行っているが、現在のところ成功に至っていない。しかし、6位のヘテロ置換基に着目し、ホスゲンを用いて環化反応しうるジアミノ標識前駆体を合成し、[C-11]ホスゲンとの反応の結果、再現性良くC-11標識TP阻害化合物の合成を達成した。今後、C-11標識TP阻害化合物を用いたPD-ECGFすなわち血管新生イメージングが期待される。薬剤には、TP阻害活性の高いピリミジン誘導体を設計し標識合成を行うために、まずTPの基質であるチミン、5-フルオロウラシル(5-FU)のC-11標識合成法を確立することとした。これまでピリミジン骨格はウレアおよびチオウレア誘導体を用いるカップリング反応によって合成されてきた。カルボニル化試薬として活性なボスゲン類を用いれば、より簡便に緩和な条件で収率よくピリミジン骨格の形成が可能であると考え、β-アミノアクリルアミド誘導体を新規に合成し、これらの前駆体とトリホスゲンとの反応によるチミン、5-FUの合成を検討した。アルデヒドに対してアンモニアを作用させシッフ塩基を経由する方法により新規な前駆体の合成に成功した。この新規前駆体をアルカリ金属塩とし、トリホスゲンとの反応の結果、定量的にチミン、高収率で5-フルオロウラシルを与えることに成功した。そこで、本合成法を[C-11]ホスゲンに応用したところ[C-11]チミン、[C-11]5-FUの迅速かっ簡便な標識合成に成功した。今後、本[C-11]ピリミジン骨格標識法を用いて、TP阻害化合物の標識化を目指し、血管新生イメージング剤としての検討を行う予定である。
地殻構造のランダム不均質性による地震波の振幅の揺らぎに関する研究

本研究では、地殻構造の短波長ランダム不均質性に起因する地震波の振幅の揺らぎ(ばらつき)の特徴を、観測データの解析、数理散乱モデルの構築、数値シミュレーションに基づいて探究する。また、その研究成果を踏まえ、強震動予測における最大地動振幅評価の不確定性を見積もる。具体的には、高感度地震観測網(Hi-net)により浅発地震の波形記録が大量に集積されている西南日本を研究対象地域とし、観測記録の解析から地震波の振幅のばらつきの特徴を明らかにする、地殻構造の短波長ランダム不均質性の特徴を推定する、地震波の振幅のばらつきを評価する数理散乱モデルを構築する、3次元地震動シミュレーションに基づいて観測結果の再現を試みるとともに震源近傍の地震波の振幅のばらつきを推定する、最大地動振幅の予測に使用されている距離減衰式の不確定性を評価することなどを目指す。当該年度は、中国地方の地殻内を伝播する高周波数(1 Hz以上)のP波およびS波の振幅のばらつきの周波数・震源距離依存性について検討するために、ダブルカップル型点震源を用いた地震動シミュレーションに基づいて、P波とS波の振幅のばらつきの周波数・距離依存性の方位角による変化を定量的に評価した。地震動シミュレーションには海洋研究開発機構の地球シミュレータを使用した。高周波数の地震波の振幅のばらつきの大きさは、強震動予測における予測精度と密接に関係することから、近年になって周波数・距離依存性についての定量的な評価が必要とされている。ここでは、当該年度の研究の進捗状況を具体的に得られた成果を中心にしてまとめる。地震動シミュレーションの結果、P波振幅とS波振幅のばらつきは、震源距離とともに増大し、高周波数ほどその特性が顕著であることが確認された。測定された振幅は、震源輻射係数から期待される値(以下、振幅の期待値)をほぼ中心にしてばらつく。ばらつきの大きさの絶対値は振幅の期待値に概ね比例する。すなわち絶対値は、震源輻射の節にあたる方向で小さく、震源輻射の腹にあたる方向で大きくなる。ダブルカップル型の見掛け輻射パターンは、2-4 Hz程度以上の周波数帯になると、特にS波において、地殻構造のランダム不均質性による散乱作用のため比較的小さい震源距離(15 km程度)から不明瞭になる。このような地震波の振幅のばらつきの特徴は、震源近傍における強震動予測においてその不確定性として考慮されることが望ましい。なお、現状では、空間密度の限られた地震観測網の記録からは本研究と同様の評価は困難である。このため、将来的には、震源近傍における稠密な地震観測とそのデータの解析による検証が必要であると考えられる。当初の研究計画に従って、主に以下の研究をすすめる。高密度地震観測網(Hi-net)で収録された地震波形の解析から、中国地方の地殻内を伝播する高周波数のP波およびS波の振幅のばらつきの周波数・震源距離依存性を明らかにする。具体的には、防災科学技術研究所の高感度地震観測網により主に中国地方で収録された地殻内地震の波形を解析し、P波およびS波の振幅のばらつきの周波数・震源距離依存性の詳細を明らかにする。ランダム不均質媒質中における地震波の伝播特性に関する数値解析的な研究として、差分法による3次元地震動シミュレーションを実施する。この研究には、Takemura et al. (2015)による3次元地震動シミュレーションのコードを改良して使用し、東京大学地震研究所の計算機システムおよび海洋研究開発機構の地球シミュレータを利用する。地震動シミュレーションは、ランダム不均質媒質のパラメタの設定値を大きく振って実施し、観測データの解釈だけでなく、数理モデルの予測精度の検証等にも役立てる。地震波の振幅のばらつきを評価する数理散乱モデルを構築する。ダブルカップル型輻射パターンの震源距離による崩れを多重散乱モデルにより評価し、その上に振幅のばらつきを重畳させる。最終的には、観測結果と比較して数理散乱モデルの再現性の検証を目標とする。

高周波数の地震波の振幅のばらつきの大きさは、強震動予測における予測精度と密接に関係することから、近年になって周波数・距離依存性についての定量的な評価が必要とされている。ここでは、当該年度の研究の進捗状況を具体的に得られた成果を中心にしてまとめる。地震動シミュレーションの結果、P波振幅とS波振幅のばらつきは、震源距離とともに増大し、高周波数ほどその特性が顕著であることが確認された。測定された振幅は、震源輻射係数から期待される値(以下、振幅の期待値)をほぼ中心にしてばらつく。ばらつきの大きさの絶対値は振幅の期待値に概ね比例する。すなわち絶対値は、震源輻射の節にあたる方向で小さく、震源輻射の腹にあたる方向で大きくなる。ダブルカップル型の見掛け輻射パターンは、2-4 Hz程度以上の周波数帯になると、特にS波において、地殻構造のランダム不均質性による散乱作用のため比較的小さい震源距離(15 km程度)から不明瞭になる。このような地震波の振幅のばらつきの特徴は、震源近傍における強震動予測においてその不確定性として考慮されることが望ましい。なお、現状では、空間密度の限られた地震観測網の記録からは本研究と同様の評価は困難である。このため、将来的には、震源近傍における稠密な地震観測とそのデータの解析による検証が必要であると考えられる。当初の研究計画に従って、主に以下の研究をすすめる。高密度地震観測網(Hi-net)で収録された地震波形の解析から、中国地方の地殻内を伝播する高周波数のP波およびS波の振幅のばらつきの周波数・震源距離依存性を明らかにする。具体的には、防災科学技術研究所の高感度地震観測網により主に中国地方で収録された地殻内地震の波形を解析し、P波およびS波の振幅のばらつきの周波数・震源距離依存性の詳細を明らかにする。ランダム不均質媒質中における地震波の伝播特性に関する数値解析的な研究として、差分法による3次元地震動シミュレーションを実施する。この研究には、Takemura et al. (2015)による3次元地震動シミュレーションのコードを改良して使用し、東京大学地震研究所の計算機システムおよび海洋研究開発機構の地球シミュレータを利用する。地震動シミュレーションは、ランダム不均質媒質のパラメタの設定値を大きく振って実施し、観測データの解釈だけでなく、数理モデルの予測精度の検証等にも役立てる。地震波の振幅のばらつきを評価する数理散乱モデルを構築する。ダブルカップル型輻射パターンの震源距離による崩れを多重散乱モデルにより評価し、その上に振幅のばらつきを重畳させる。最終的には、観測結果と比較して数理散乱モデルの再現性の検証を目標とする。
フランス16世紀から18世紀における演劇表現の変遷過程の研究

本研究は、17世紀を絶頂期として、その前後16世紀から18世紀にかけて成立したフランス演劇の伝統の変遷を総合的に探ることを主たる目的として出発した。これによって、16世紀の人文主義演劇からバロック演劇、古典主義演劇、さらに18世紀啓蒙時代の演劇へと移行する過程が解明されると考えたからである。こうして得た知見の一つは、16世紀の静的な「哀歌」の演劇から動的なバロック演劇への移行には、劇場建築の発展と遠近法を駆使した上演舞台が大いに関係したことである。つまり美しい詩を聞かせるだけでなく、「真実らしく」て目も楽しませるスペクタクル性豊かな芝居を作ったのである。それが行き過ぎると荒唐無稽なものも多くなり「真実らしさvraisemblance」から離れ、折からCorneilleらによって開発された深い心理描写の作劇法に変わっていく。そのとき戯曲は修辞法rhetoriqueを尊び、各種の「規則」を重んじて自らを縛り、スペクタクル性をむしろ二の次にした。これが古典主義演劇であろう。さらに“vraisemblance"を追求したところから、例えば17世紀に見られる“stance"も次の世紀には消滅し、より日常会話的なものへと変化していく。このようにいくつか浮かび上がってきた変遷過程の特徴をまとめれば、1618世紀のフランス演劇は常に底流で「真実らしさ」の追求をし、そのために各時代ともさまざまな「規則」や「制約」を設け、そこから逆にレトリックも発達したようにも思えることである。なお今後、「各論」を堀り下げながら、全体的な、より確固たる結論を得るように努めたい。我々の研究費補助金採用は追加が決定されたため、その交付は時期がかなり遅く(平成3年11月),実質的な研究期間は4カ月と極めて少なかった。そのため研究がはかばかしくは進展しなかったことを告白せざるを得ない。それでも、12月24日(火)には地方からの研究分担者も参加して、現在の16、17、18世紀の演劇研究の動向、今後の演劇表現研究の方向づけなどについて活発に討議した。演劇表現という言葉で表されるものは広いが、あまり枠を定めずに各研究者の関心事をそれぞれ探究し、それを総合するということで方向づけができた。演劇理論、戯曲形態、舞台表現の三本柱に分けるなどの枠づけをすると、各研究者の自由な発想の研究成果が損なわれるからできるだけ区分は避けたい。1617世紀の悲劇、悲喜劇に多く見られる「スタンスstance(一種の叙情詩)」も18世紀になると消滅している。それは18世紀には、古典劇時代の「真実らしさvraisemblance」をより多く求めたからに他なるまいが、このように16世紀、17世紀の表現と次の18世紀の表現形式とにつながらないものも多いし、逆に17世紀と18世紀に見られる心理描写などの作劇法dramaturgieは16世紀にはまだ存在しなかった。このように各世紀間の共通点、相異点を綿密に調査分析する必要がある。そこで、今後はまず戯曲の中に現れた「修辞法rhetorique」の違いから考察する。そのために、フランスの国立図書館に未刊の戯曲のマイクロフィルムを注文しているー注文が遅かったのでまだ到着していないーが、これらが到着次第、購入できたプリント版と合わせて、詳細に分析したい。機械器具として購入したスキャナ-も、その時に大いに本領を発揮して活躍してくれるだろう。

今年度得た知見の一つは、16世紀の静的な「哀歌」の演劇から動的なバロック演劇への移行には劇場建築の発展、言い換えれば遠近法を駆使した上演舞台が大いに関係したのではないかということである。つまりただ耳で美しい詩を聞かせるだけでなく、「真実らしく」て目も楽しませる技術を生かしてスぺクタクル性豊かな芝居を作ったのである。それが行き過ぎると荒唐無稽なものも多くなり「真実らしさvraise7blance」から離れ、折からCorneilleらによって開発された深い心理描写の作劇法に変わっていく。そのとき戯曲は修辞法Rhetoriqueを尊び、各種の「規則」を重んじて自らを縛り、スペクタクル性をむしろ二の次にした。これが古典主義演劇であろう。さらに“vrasisemblance"を追求したところから、例えば17世紀に見られる"Stanc"も次の世紀には消滅し、より日常会話的やものへと変化していく。こうしていくつか浮かび上がってきた変遷過程の特徴をまとめれば、1618世紀のフランス演劇は常に底流で「真実らしさ」の追求をし、そのために各時代ともさまざまな「規則」や「制約」を設け、そこから逆にレトリックも発達したように思えることである。なお今後、「各論」を掘り下げながら、全体的な、より確固たる結論を得るように努めたい。
航空機用先進複合材料の成形プロセスに関するマルチスケールモデリング

本研究では複合材料の成形に関して、樹脂の流動特性から界面における分子構造までを系統的に扱い検討を行った。具体的には(1)分子動力学による界面の結合構造に関する数値シミュレーション(2)粒子法による濡れ性を考慮した成形シミュレーション(3)比較的簡単な構造を有する繊維集合体への樹脂の含浸シミュレーション(4)結合力要素を利用した繊維・マトリックス界面特性に関する数値シミュレーション(5)繊維・樹脂の濡れ性に関する実験的評価(6)比較的簡単な構造を有する繊維集合体への樹脂の含浸の実験的評価(7)異なる化学構成を有する界面の機械的特性に関する実験による評価の7つの研究テーマを実施した。1.官能基の結合密度と結合長変化に伴う界面結合構造変化に関する分子シミュレーション(計算)複合材料においては繊維・樹脂界面における応力伝達が力学特性の良否を左右する。この部分に強固な結合をもたせるためには、充分な長さと密度のクロスリンクが必要となると考えられている。クロスリンクとは繊維表面から生えた樹脂のひげのようなものであり、繊維とは共有結合にてつながれている。この共有結合を得るために、通常の繊維表面には官能基を付与し、分子間の結合力を高め、樹脂を吸着させる。このように十分に樹脂密度が高い状態では、樹脂による化学反応が生じ、共有結合が生じる。このたがいに吸引する力こそ濡れ性といわれるものであり、これが界面の良否に直結する。本研究では古典分子動力学と分子軌道法を組み合わせることで界面の反応プロセスをモデル化し、分子レベルから繊維・樹脂間の界面結合性および硬化特性について議論した。2.異なるサイジング剤が塗布された繊維に対する樹脂の濡れ性に関する実験的評価(実験)CFRP界面には強固な吸着を得るために、サイジング剤による特殊な化学処理がなされている。このサイジング剤にはいくつかの種類があり、これにより界面の特性が変化する。このサイジング剤の違いと界面の濡れ性との関係について、単繊維強化複合材料の破断過程をもとに検討を進めた。界面が強固な場合には、破断数が岡部・武田モデルと一致し、脆弱な場合、界面の応力伝達が不十分で、破断数がきわめて少なくなる。また、現在は、サイジング剤による破断数変化だけでなく、繊維を多湿な条件下に暴露し、特性を変化させたときの濡れ性についても検証を行っている。さらに、十分に強固な繊維・樹脂界面が得られた際の、積層板等における巨視的な横方向破壊および衝撃破壊特性についても有限要素法・SPH法を駆使し、検討を行っている。粒子法による濡れ性を考慮した成形シミュレーションの構築従来はダルシー則を仮定した有限体積法によって流動シミュレーションが行われてきた。これらは樹脂の流動を正確に追いかけるのに適していない。我々は短繊維複合材料における射出成形シミュレーションを題材として、粒子法を適用し、従来の連続体手法では得られないいくつかのメリットを明らかにしている。この手法は樹脂含浸といったマイクロスコピックなテーマには極めて適しており、本研究により新たな学術的な展開も期待できる。また、従来の手法は繊維・樹脂界面の濡れ性が考慮されておらず、この効果を評価することが出来ない。我々は2体間ポテンシャルを援用した新たな手法を開発しており、従来に比べて非常に簡単に濡れ性を考慮することができる。以上の結果を論文として纏め、論文として投稿した。また、以上の内容について、実験と計算の直接比較を行った。この実験と計算の直接比較を行うことで、モデルの定量性だけでなく、実験では直接観察できなかったマルチスケールな動的特性も容易に評価することができる。比較に用いた実験に関しては京都大学の北條教授のグループが行ったマイクロ流路を利用した、微視的流れの直接観察に関するものである。この比較結果は大変良く一致し、かつ、繊維束内の流れは、繊維・樹脂界面の濡れ性と繊維配置構造の両面に影響を受けることを明らかにした。さらに、実際の織物複合材内部における繊維束に近い状況を模擬した解析を行い、繊維・樹脂界面の濡れ性を変化させたときの解析を行い、複合材成形に関する知見を得ることが出来た。航空機においては、軽量化を目的に先進複合材料の積極的な適用に期待がかけられている。中でも、国産旅客機では、尾翼をResin Transfer Molding(RTM)によって成形するという革新的な手法を採用している。RTMは人手によって積層する従来の手法と異なり、樹脂を流動させ含浸させるため、複雑な構造にも対応でき、かつ低コストである。一方、レオロジーや繊維・樹脂界面の濡れ性に強く依存するため、材料内部の微視構造のコントロールが難しいという問題点がある。特に、界面欠陥やその周辺のボイドは構造全体の強度に直結するため、定量的評価が必要不可欠である。さらに、上記界面の濡れ性は繊維・樹脂界面における分子構造に強く影響を受ける。つまり、分子レベルでの材料構造についての検討も必要である。

本研究では複合材料の成形に関して、樹脂の流動特性から界面における分子構造までを系統的に扱い検討を行った。具体的には(1)分子動力学による界面の結合構造に関する数値シミュレーション(2)粒子法による濡れ性を考慮した成形シミュレーション(3)比較的簡単な構造を有する繊維集合体への樹脂の含浸シミュレーション(4)結合力要素を利用した繊維・マトリックス界面特性に関する数値シミュレーション(5)繊維・樹脂の濡れ性に関する実験的評価(6)比較的簡単な構造を有する繊維集合体への樹脂の含浸の実験的評価(7)異なる化学構成を有する界面の機械的特性に関する実験による評価の7つの研究テーマを実施し、成果は論文として公刊および投稿中であるた。一連の研究により、それぞれの研究分野が持つスケールを理解したうえで、それらを階層化することによって体系づけ、かつ橋渡しするといった複合材料における学際研究の基盤が確立されたと考える。今後は以上の成果をもとに実際の材料開発に活かしていきたい。分子シミュレーションと樹脂流動解析に関しては、当初の予定を上回るペースにて進んでいる。一方、これに基づく界面特性の定量評価に関しては、実験データの取得が難しく、難航している。出来うる限り早く計画にキャッチアップしたいと考えている。したがって、全体を通してみると「おおむね順調に進展している。」と考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。分子シミュレーションと樹脂流動解析に関しては、これまでの計画通りに進め、早い段階で完成させたい。また、得られた成果を出来るだけ早い段階で論文として纏め、数多く投稿したいと考えている。一方、界面特性の定量評価に関しては、焦らず、着実にデータを取得したいと考えている。また、この内容でも論文として纏め、学術誌に投稿したいと考えている。
成層圏‐対流圏結合系における極端気象変動の現在・過去・未来

成層圏-対流圏結合系の内部・外部各変動の力学的関連性について、データ解析および数値モデル実験によって総合的に研究を行った。対流圏の変動が成層圏の変動に影響を与えているだけでなく、成層圏での波の反射や成層圏での大気循環・オゾン量の変動が対流圏での寒波の発生や降水量・気温の変動にそれぞれ影響を及ぼしうることを明らかにした。これらは対流圏の気候変動の理解にもインパクトを与える結果である。研究手法をもとに構築された1)データ解析班、2)大気循環力学モデル・統計理論班、3)大気大循環モデル・数値予報モデル班、4)気象研究所気候モデル班、の4班からなる研究体制のもとに、多重の時間空間スケールで変動・変化する成層圏-対流圏結合系での極端気象について、現象の記述と力学過程の理解から最先端モデルによる予測まで総合的に研究を推進している。それぞれの班の平成24年度の具体的な研究実績は以下の通りである。1)データ解析班:○再解析データを用いて、QBO(成層圏準二年周期振動)の運動量収支診断および成層圏突然昇温の予測可能性に関する研究を進めた。CMIP5の代表的な過去再現・将来予測実験について、初期解析を開始した。2)大気循環力学モデル・統計理論班:○大気循環力学コアモデルを高速に実行することを目指し、基盤となる数値ライブラリの整備を行った。○アンサンブル数値予報データを用いて、成層圏の極渦変動に伴う北極上空気温の予測可能性変動を解析し、成層圏での予測可能時間が月毎に大きく異なることを示した。3)大気大循環モデル・数値予報モデル班:○大気大循環モデルにおける2次元移流スキームの改良および非静力学モデルの定式化の再検討を行った。○2012年の12月の寒波の原因が、成層圏プラネタリー波の反射によって発生したブロッキングであることを示し、プラネタリー波の反射が北太平洋域でのブロッキング形成と関連する可能性を指摘した。○成層圏突然昇温生起前後に関して、中間圏上部までの高度領域を対象とする詳細な力学的解析を行った。4)気象研究所気候モデル班:○気象研気候モデルを用いた産業革命前実験、完新世中期実験、最終氷期最盛期実験について、有効位置エネルギーと運動エネルギーおよびそれらの変換項の空間分布から、それぞれの時期の気候の特徴を抽出した。○上記の各実験における成層圏突然昇温の再現性について調べた。それぞれの班の平成25年度の具体的な研究実績は以下の通りである。1)データ解析班:○エルニーニョ・南方振動(ENSO)および成層圏準二年周期振動(QBO)に関連した北半球冬季成層圏の年々変動を再解析データを用いて調べ、冬季平均の極渦の形状および成層圏突然昇温の頻度が、ENSO/QBOに非線型に依存することを明らかにした。○同様の解析をCMIP5データにも拡張し、再現性の検討した。2)大気循環力学モデル・統計理論班:○成層圏突然昇温を記述する低次元モデルにおいて、カオス的時間変動の性質が不安定周期軌道の性質から理解しうることを示した。○領域気象モデルを用いて成層圏ー対流圏結合系における内部変動に関する理想化数値実験を行い、赤道QBOに似た振動現象を得た。3)大気大循環モデル・数値予報モデル班:○アンサンブル再予報実験を行い、2009年の分裂型成層圏突然昇温の予測可能性について解析した。○成層圏における惑星規模波の反射とブロッキング発生との関連について事例解析を行った。○中間圏赤道域半年周期振動の年々変動について力学的解析を実施した。4)気象研究所気候モデル班:○産業革命前と完新世中期の気候再現実験を行い、オゾンの化学・輸送過程を(含む/含まない)実験で結果を比較し、完新世中期の極域の地上気温変化に太陽軌道要素の変化に伴うオゾンの変化が寄与している可能性を指摘した。○熱帯対流圏界層や中高緯度低気圧発達について、気象研気候モデルと他のCMIP5実験結果との比較解析を行った。研究手法をもとに構築された1)データ解析班、2)メカニスティックモデル・統計理論班、3)大気大循環モデル・数値予報モデル班、4)気象研究所気候モデル班、の4班からなる研究体制のもとに、多重の時間空間スケールで変動・変化する成層圏-対流圏結合系での極端気象について、現象の記述と力学過程の理解から最先端モデルによる予測まで総合的に研究を推進している。各班の平成26年度の研究実績は以下の通りである。1)データ解析班:○成層圏突然昇温(SSW)の頻度がENSO/QBOに非線形に依存することを再解析データを用いて明らかにした。○北半球冬季成層圏の東西平均場のENSO/QBOに伴う年々変動は再解析データ間でよく一致するが、惑星規模波動によるフラックスの相違は比較的大きいことを示した。2)メカニスティックモデル・統計理論班:○モデルの精度検証のために、風下波の非線形定常解の高精度計算法を開発した。